Beschreibung

Messung der Umgebungstemperatur mit einem Gassensorelement

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion von Gasen und der Umgebungstemperatur, bei dem wenigstens ein Gassensorelement mit wenigstens einem integrierten Heizelement verwendet wird. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Gassensorelement mit wenigstens einem integrierten Heizelement. Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Brandde- tektion, bei dem ein Gassensorelement verwendet wird, das auf einem Feldeffekttransistoraufbau basiert, sowie einen Mehr- Kriterien-Branddetektor mit wenigstens einem Gassensorelement, das auf Feldeffekttransistoraufbau basiert.

Die automatisierte Detektion von Bränden mittels autarker Brandmelder erlangt einen stetig wachsenden Stellenwert. Wichtige Anwendungsgebiete sind beispielsweise Wohngebäude und Geschäftsgebäude, aber auch in Flugzeugen und Schiffen. Seit langer Zeit werden in Brandmeldern Streulichtdetektoren eingesetzt. Diese erkennen an Hand der Streuung von Licht, ob Russteilchen in der Luft vorhanden sind. Seit einiger Zeit werden auch zunehmend Gassensoren ergänzend in Brandmeldern verwendet. Dies hat eine Reihe von Vorteilen. So können Gas- sensoren eine Reihe von brandbegleitenden Gasen aufspüren. Damit können manche Brände, die nur wenig Ruß verursachen, wesentlich früher detektiert werden, als dies mit einem Streulichtdetektor allein möglich wäre. Weiterhin können Fehlalarme, die im Streulichtdetektor durch anderweitige Par- tikel und Aerosole entstehen, vermieden werden, da der Gassensor auf solche nicht reagiert.

Ein weiteres Kriterium, das in einem sogenannten Mehrkriterienmelder berücksichtigt werden kann, ist die Umgebungstem- peratur. Auch die Berücksichtigung der Umgebungstemperatur erlaubt bei bestimmten Typen von Bränden eine frühere und/oder sicherere Detektion.

Insgesamt ist es für die Sicherheit der Branddetektion und ihrer Geschwindigkeit von Vorteil, möglichst viele Kriterien, die zweckmäßig voneinander möglichst unabhängig sind, zu berücksichtigen. Da aber in Gebäuden oder Flugzeugen eine große Zahl solcher Brandmelder zum Einsatz kommt, unterliegt der einzelne Brandmelder einigen Randbedingungen bzgl. seines Aufbaus. Eine solche Randbedingung ist der Preis für einen einzelnen Brandmelder, eine weitere Randbedingung ist der Leistungsverbrauch. Diese beiden Randbedingungen verhindern, dass eine große Zahl einzelner Sensoren in jedem der Brandmelder verwendet wird, da jeder Sensor gewisse Kosten verursacht und eine gewisse elektrische Leistung benötigt. Zusätzlich verursacht eine hohe Zahl an Sensoren einen erhöhten Aufwand bei der Auswertung der Sensorsignale.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist es, ein Verfahren zum Betrieb eines Gassensorelements sowie ein Gassensorelement anzugeben, die eine verbesserte Auswahl an Kriterien, d.h. Messsignalen zur Verfügung stellen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Weiterhin wird die Aufgabe bzgl. des Gassensorelements durch ein Gassensorelement mit den Merkmalen von Anspruch 6 gelöst. Weitere Lösungen bestehen in dem Ver- fahren mit den Merkmalen von Anspruch 14 und den Mehrkrite- rienbranddetektor mit den Merkmalen von Anspruch 15.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Detektion von Gasen und Umgebungstemperatur wird wenigstens ein Gassensorelement mit wenigstens einem integrierten Heizelement verwendet. Das Gassensorelement wird dazu verwendet, Gase zu detektieren, während das Heizelement in ersten Zeitabschnitten verwendet wird, um das Gassensorelement zu beheizen und in zweiten Zeitabschnitten, um die Umgebungstemperatur zu messen. Dabei ist es zweckmäßig oder bei bestimmten Typen von Heizelementen sogar notwendig, dass das Gassensorelement in den zweiten Zeitabschnitten von dem Heizelement, das der Messung der Umgebungstemperatur dient, nicht beheizt wird.

Das erfindungsgemäße Gassensorelement zur Detektion von Gasen und Umgebungstemperatur weist wenigstens ein integriertes Heizelement auf und ist weiterhin ausgestaltet, das erfin- dungsgemäße Verfahren auszuführen.

In einem alternativen erfindungsgemäßen Verfahren zur Brand- detektion oder Luftgütemessung unter Berücksichtigung wenigstens zweier Messgrößen wird wenigstens ein Gassensorelement verwendet, das auf einem Feldeffekttransistoraufbau basiert. Das Gassensorelement wird unbeheizt betrieben und Einflüsse der Umgebungstemperatur auf das Gassensorelement werden mittels eines im Gassensorelement integrierten Temperatursensors kompensiert. Erfindungsgemäß wird nun das Signal des Tempera- tursensors als weitere Messgröße für die Branddetektion oder Luftgütemessung verwendet, neben dem Signal des Gassensorelements .

Das alternative erfindungsgemäße Verfahren zur Branddetektion wird in einem alternativen erfindungsgemäßen Mehr-Kriterien- Branddetektor verwendet, der weiterhin wenigstens ein Gassensorelement enthält, das auf einen Feldeffekttransistoraufbau basiert und einen integrierten Temperatursensor zur Kompensation von Einflüssen der Umgebungstemperatur aufweist.

Die vorliegende Erfindung stellt also unter Verwendung eines Gassensorelements neben dessen eigentlichen Messergebnissen, d.h. beispielsweise Gaskonzentrationen, eine weitere Messgröße zur Verfügung, nämlich die Umgebungstemperatur des Gassen- sorelements. Die Umgebungstemperatur kann vorteilhaft beispielsweise in einem Brandmelder als zusätzliches Kriterium berücksichtigt werden, um eine schnellere und/oder bessere Branddetektion zu ermöglichen. Es ist aber auch möglich, die Erfindung an anderer Stelle vorteilhaft einzusetzen, bei- spielsweise im Rahmen der Luftgüteüberwachung eines Klimatisierungssystems, beispielsweise in einer Gebäude-, PKW oder Flugzeugklimaanlage. Die Erfindung basiert dabei auf der Erkenntnis, dass bei bestimmten Typen von Gassensorelementen

eine integrierte Möglichkeit zur Bestimmung der Umgebungstemperatur zur Verfügung steht, die jedoch gemeinhin nicht genutzt wird.

Wenn die Erfindung mit einem zeitweise beheizen Gassensor verwendet wird, ist zu beachten, dass die Temperatur im Gehäuse, in dem sich das Sensorelement befindet, aufgrund des Energieeintrages durch die Beheizung über der Umgebungstemperatur liegt. Diese Temperaturdifferenz wird in realistischen Anwendungsfällen in der Größe weniger Grad C liegen und im wesentlichen konstant sein. Eine Signalauswertung kann daher die gemessene Temperatur um diesen Wert verringern, um die reale Umgebungstemperatur zu bestimmen.

Ein Beispiel für ein solches Gassensorelement ist ein mikromechanisch hergestellter Gassensor, beispielsweise auf der Basis eines halbleitenden Metalloxides. Derartige Gassensoren werden gewöhnlich bei Temperaturen des Metalloxides von mehr als 150 ⁰ C betrieben, um eine ausreichend starke und schnelle Gasreaktion und damit ein brauchbares Sensorsignal zu erhalten. Daher benötigten diese Sensoren eine Beheizung. Diese kann beispielsweise über einen mäanderförmig ausgeführten Heizwiderstand, beispielsweise aus Platin, realisiert werden. Erfindungsgemäß wird nun vorgesehen und ausgenutzt, dass das Gassensorelement in bestimmten, zweiten Zeitabschnitten nicht beheizt wird. In diesen zweiten Zeitabschnitten kühlt das Gassensorelement zumindest weitgehend auf die Umgebungstemperatur ab. Das Heizelement, beispielsweise der Platinwiderstand, wird nun in diesen zweiten Zeitabschnitten verwendet, die Umgebungstemperatur zu bestimmen.

Weiterhin beruht die Erfindung auf der Erkenntnis, dass auch ein Gassensorelement, das auf einem Feldeffekttransistoraufbau basiert, beispielsweise ein sogenannter GasFET, verwendet werden kann, wenn er einen integrierten Temperatursensor aufweist. Der integrierte Temperatursensor wird bei diesem Typ von Gassensoren typischerweise verwendet, um Einflüsse der Umgebungstemperatur auf das Gassensorelement, das in der Re-

gel unbeheizt betrieben wird, kompensieren zu können. Erfindungsgemäß wird nun das Signal des Temperatursensors auch außerhalb des eigentlichen Gassensorelementes als zweites Kriterium zur Branddetektion verwendet.

Bevorzugt wird das Gassensorelement sowohl in den ersten als auch in den zweiten Zeitabschnitten zur Detektion von Gasen verwendet. Hierdurch ist es möglich, kontinuierlich Messwerte des Gassensorelements zu erhalten.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wechseln die ersten und zweiten Zeitabschnitte einander ab, wobei die ersten Zeitabschnitte kürzer als eine Sekunde gewählt werden. Dadurch wird zum einen erreicht, dass vorteilhaft die ersten Zeitabschnitte, in denen das Heizelement verwendet wird, kurz sind. Das senkt den Leistungsverbrauch des Gassensorelements. Weiterhin folgt dann auf jeden ersten Zeitabschnitt direkt oder indirekt, d.h. mit oder ohne zeitlichen Abstand ein zweiter Zeitabschnitt. Da in den zweiten Zeitabschnitten die Umgebungstemperatur bestimmt werden kann, ist auch eine Bestimmung der Umgebungstemperatur relativ häufig möglich.

Zweckmäßig ist es dabei, die zweiten Zeitabschnitte wenigstens doppelt so lang zu wählen wie die Abkühlzeit des Heiz- elements auf die Umgebungstemperatur. Hierdurch wird der Umgebungstemperatur und dem Gassensorelement die Zeit gegeben, vollständig auf die Umgebungstemperatur abzukühlen. Dies ermöglicht eine genaue Messung.

Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich vorteilhaft bei der Branddetektion einsetzen, in dem die Branddetektion unter Berücksichtigung wenigstens von Signalen des Gassensorelements und der Umgebungstemperatur als Messgrößen durchgeführt wird. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Heizelement und damit das Gassensorelement eine möglichst geringe Abkühlzeit aufweist. Beispielsweise ist es vorteilhaft, wenn das Heizelement eine Abkühlzeit von weniger als 100 ms aufweist. In diesem Fall ist es möglich, die Dauer der zweiten Zeitabschnitte

sehr frei zu wählen, und beispielsweise schon nach wenig mehr als 100 ms innerhalb der zweiten Zeitabschnitte die Umgebungstemperatur des Gassensors zu messen. Auch steigt hierdurch die Genauigkeit der Messung der Umgebungstemperatur.

Hierzu ist es beispielsweise zweckmäßig, wenn sich zumindest ein beheizungswesentlicher Teil des Heizelements auf einer mikromechanisch hergestellten Membran mit einer Dicke von beispielsweise weniger als 100 μm befindet. Ein solcher Auf- bau sorgt zum einen für sehr geringe Abkühlzeiten, aber auch insgesamt für eine geringe Leistungsaufnahme des Gassensorelements .

Das erfindungsgemäße Gassensorelement lässt sich vorteilhaft in einem Mehr-Kriterien-Branddetektor verwenden, der eine

Branddetektion unter Berücksichtigung wenigstens zweier Messgrößen durchführt.

Als Gassensorelement kommt für die Erfindung nicht nur der bereits erwähnte Halbleiter-Gassensor in Betracht, sondern auch andere Typen von Gassensorelementen, die ein Heizelement aufweisen. Das Heizelement muss dabei lediglich prinzipiell in der Lage sein, die Temperatur des Gassensorelements wiederzugeben, beispielsweise über die Abhängigkeit des elektri- sehen Widerstands eines metallischen Leiters von der Temperatur. Wird das Heizelement dann ausgeschaltet, und dem Gassensorelement ein geeigneter zweiter Zeitabschnitt zur Verfügung gestellt, um vollständig auszukühlen, so kann das Heizelement die Temperatur des Gassensorelements und damit die Umgebungs- temperatur wiedergeben. Hierfür ist es nicht entscheidend, welches Messprinzip für das Gassensorelement selbst verwendet wird. Auch für das Heizelement kommen alle Heizelemente in Frage, die eine Temperaturmessung ermöglichen.

Die ersten und zweiten Zeitabschnitte können in ihrer Dauer frei gewählt werden. So können die ersten Zeitabschnitte kurz gewählt werden, beispielsweise kürzer als eine Sekunde, um möglichst häufig auch die Umgebungstemperatur messen zu kön-

nen und gleichzeitig die vom Heizelement verbrauchte Leistung zu minimieren. Es ist aber auch möglich, lange erste Zeitabschnitte von beispielsweise 10 s zu wählen, wenn beispielsweise die Umgebungstemperatur nur selten gemessen werden soll. Die zweiten Zeitabschnitte können sehr lange gewählt werden, um beispielsweise elektrische Leistung zu sparen, oder viele Werte für die Umgebungstemperatur zu bekommen, beispielsweise 1 Minute. Andererseits können die zweiten Zeitabschnitte aber auch kurz gewählt werden. Schließlich ist es möglich, dass die ersten Zeitabschnitte länger sind als die zweite Zeitabschnitte oder umgekehrt.

Weiterhin kann die Länge der ersten und zweiten Zeitabschnitte von vornherein festgelegt sein, beispielsweise um einen festen Messrhythmus zu gewährleisten. Andererseits ist es auch möglich, dass die Länge der Zeitabschnitte dynamisch an- gepasst wird.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Dauer und Abfolge von ersten und zweiten Zeitabschnitten so gewählt wird, dass der durchschnittliche Leistungsverbrauch des Heizelements über alle Zeitabschnitte oder wenigstens über einen ersten und einen zweiten Zeitabschnitt kleiner als 1 mW ist. Hierdurch wird vor allem die Verwendung des Verfahrens in Brandmeldern ermöglicht, deren durchschnittlicher Leistungsaufnahme eine obere Grenze gesetzt ist. Ein so ausgestaltetes Gassensorelement ist also in der Lage, bei äußerst geringem Leistungsverbrauch zwei Kriterien, d.h. zwei Messsignale zu liefern.

Hierbei ist unter dem Messsignal des Gassensors das Gesamtergebnis der Gassensormessung zu verstehen. Dieses kann, je nach Ausgestaltung des Gassensorelements, auch aus mehreren einzelnen Messergebnissen bestehen. Beispielsweise kann das Gassensorelement mehrere unabhängige Halbleitergassensor- schichten aufweisen, die von einem einzigen integrierten

Heizelement beheizt werden. In diesem Fall würde das Gassensorelement neben der Umgebungstemperatur als gesamtes Gas-

messsignal eine Mehrzahl von einzelnen Messsignalen der einzelnen gassensitiven Schichten liefern.

Es ist zweckmäßig, die Messung der Umgebungstemperatur erst dann vorzunehmen, wenn das Gassensorelement auf die Umgebungstemperatur vollständig abgekühlt ist. In einer Alternative ist es aber auch möglich, bereits vor der vollständigen Abkühlung aus einer Messung am Heizelement auf die Umgebungstemperatur zu schließen. So ist es beispielsweise auch mög- lieh, bei ausreichender Kalibrierung aus dem zeitlichen Verlauf der Abkühlung des Gassensorelements nach dem Abschalten des Heizelements auf die Umgebungstemperatur zu schließen.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden an Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Dabei zeigen:

Figur 1 einen mikromechanisch hergestellten Halbleitergassensor, Figur 2 das Abkühlverhalten des mikromechanischen Gassensors,

Figur 3 einen GasFET,

Figur 4 einen Brandmelder.

Figur 1 zeigt den Querschnitt eines mikromechanisch hergestellten Sensors 6. Der mikromechanisch hergestellte Sensor 6 weist eine Membran 2, beispielsweise aus Siliziumnitrit Si3N ₄ auf. Die Membran 2 ist üblicherweise quadratisch oder rechteckig und liegt auf einem Rahmen aus Silizium 1, der mittels eines anisotropen ätzprozesses aus einem Siliziumwafer produziert wird. Die Membran 2 trägt einen Platinheizer 4. Dieser ist im gegebenen Beispiel als Mäanderwiderstand aus Platin ausgeführt, der in dem Bereich der Membran 2, der auf dem Rahmen aus Silizium 1 aufliegt, von außen kontaktiert wird. Der Platinheizer 4 ist bedeckt von einer Isolierschicht 3, die beispielsweise aus Siliziumdioxid Siθ2 bestehen kann. Auf der Isolierschicht 3 sitzt schließlich die gassensitive Halbleiterschicht 5. Diese ist üblicherweise über metallische An-

Schlüsse, die in Figur 1 nicht gezeigt sind, kontaktierbar . Die Membran 2 des gezeigten mikromechanisch hergestellten Sensors 6 ist in diesen Beispielen nur etwa 1 μm dick. Dieser extrem dünne Querschnitt für die Festkörperwärmeleitung führt zu einer extrem guten Isolation von Platinheizer 4 und der gassensitiven Schicht 5 von den restlichen Teilen des Aufbaus. Hieraus resultiert ein sehr geringer Heizleistungsbedarf, um eine konstante Temperatur zu halten. So werden beispielsweise bei solchen mikromechanisch hergestellten Senso- ren 6 nur wenige 10 mW benötigt, um die gassensitive Schicht 5 auf einer Temperatur von beispielsweise 400 ⁰ C zu halten. Weiterhin führt die gute Isolation im Zusammenspiel mit den relativ flachen Aufbauten auf der Membran 2, die in Figur 1 nicht maßstäblich dargestellt sind, zu einer sehr geringen thermischen Masse des zu beheizenden Aufbaus. Das wiederum führt zu einer extrem geringen Zeitkonstante für das Aufheizen und Abkühlen von Membran 2, Platinheizer 4 und gassensitiver Schicht 5. Wie in Figur 2 an Hand des dort gezeigten Verlaufs der Sensortemperatur 7 zu erkennen ist, erreicht der mikromechanisch hergestellte Sensor 6 innerhalb von weniger als 150 ms im beheizten Zustand eine Temperatur von beispielsweise etwa 225°C. Im unbeheizten Zustand, also nach dem Abschaltzeitpunkt 8 erreicht der mikromechanisch hergestellte Sensor 6 sogar noch schneller, nämlich in weniger als 100 ms wieder die Umgebungstemperatur.

Figur 3 zeigt einen einfachen Temperaturverlauf, der im Sinne eines Beispiels für das erfindungsgemäße vorgehen für den mikromechanisch hergestellten Sensor 6 verwendet wird. Da die Aufheiz- und Abkühlphasen nur sehr kurz sind, sind sie in Figur 3 vernachlässigt. In dem Beispiel gemäß der Figur 3 werden als erste und zweite Zeitabschnitte jeweils 1 Sekunde gewählt, und die ersten und zweiten Zeitabschnitte wechseln sich ab. Das bedeutet, dass der Sensor abwechselnd auf Umge- bungstemperatur und auf in diesem Beispiel 250 ⁰ C betrieben wird. Ebenfalls in Figur 3 angegeben sind beispielhafte Messzeitpunkte 21, 22 für die Gasmessung und die Messung der Umgebungstemperatur. Innerhalb der ersten Zeitabschnitte, wenn

sich der mikromechanisch hergestellte Sensor 6 auf 250 ⁰ C befindet, ist ein Gasmesszeitpunkt 21 vorgesehen. In den zweiten Zeitabschnitten, wenn der mikromechanisch hergestellte Sensor 6 sich also auf Umgebungstemperatur Tu befindet, ist sowohl ein Gasmesszeitpunkt 21 als auch ein Messzeitpunkt für die Umgebungstemperatur 22 vorgesehen. Auch bei diesem einfachen Temperaturschema gemäß der Figur 3 ist es möglich, weniger Messzeitpunkte 21, 22 oder auch wesentlich mehr Messzeitpunkte 21, 22 vorzusehen. Die Messung der Umgebungstemperatur findet nur in den zweiten Zeitabschnitten statt, in denen der Sensor nicht beheizt wird.

Ein weiteres Beispiel für einen Temperaturverlauf ist in Figur 4 dargestellt. Im Beispiel gemäß der Figur 4 wird davon ausgegangen, dass die Aufheiz- und Abkühlzeitkonstanten des

Gassensorelements wesentlich größer sind als die des mikromechanisch hergestellten Sensors 6 der Figur 1. Hierfür ist es dann zweckmäßig, längere erste und zweite Zeitabschnitte zu wählen. Figur 4 zeigt erste Zeitabschnitte von der Dauer von etwa 1 s und zweite Zeitabschnitte mit einer Dauer von etwa 3 s. Während jedes Zyklus bestehend aus einem ersten Zeitabschnitt und einem zweiten Zeitabschnitt ist laut Figur 4 ein Messzeitpunkt für die Umgebungstemperatur 22 vorgesehen, sowie drei Gasmesszeitpunkte 21.

Ein komplexeres Schema für die Temperaturführung zeigt die Figur 5. In diesem Schema wird davon ausgegangen, dass der Sensor im normalen Betrieb, indem also kein besonderes Signal auftritt, so betrieben wird wie in Figur 5 vor dem Zeitpunkt von etwa 65 s dargestellt. Der Sensor wird dabei alle 40 s für nur wenige Sekunden beheizt. Die Beheizung findet dabei derartig statt, dass der Sensor auf einer ersten Temperatur T _h i ist, beispielsweise 200 ⁰ C. In diesem Schema kann die die Umgebungstemperatur daher nahezu ständig gemessen werden. Da alle 40 s Aufheizpulse stattfinden, werden auch in denselben Zeitabständen Gasreaktionen auf dem Sensor angeregt und es können auch Gasmessungen durchgehend vorgenommen werden. Für das Schema wird weiterhin davon ausgegangen, dass zum Zeit-

punkt von ca. 70 s ein besonderes Signal auftritt. Dies kann beispielsweise darin bestehen, dass der Gassensor ein bestimmtes Gas detektiert oder dass die Umgebungstemperatur merklich ansteigt. In diesem Fall wird das Temperaturschema dynamisch geändert. In der Folgezeit wird der Sensor nahezu durchgehend auf einer erhöhten Temperatur T _h 2, beispielsweise 300 ⁰ C betrieben. Lediglich alle 10 s wird der Sensor für 2 s abgekühlt, um weiterhin eine Temperaturmessung durchführen zu können. Das Betriebsschema gemäß der Figur 5 hat den Vorteil, im normalen Betrieb einen relativ geringen Leistungsaufwand zu benötigen. Dies wird dadurch erreicht, dass auf relativ kurze Aufheizphasen relativ lange Kaltphasen folgen. Dennoch ist es möglich, ständig sowohl Messwerte für die Umgebungstemperatur als auch Gasmesswerte zu bekommen. Tritt nun ein besonderes Signal auf, so wird in einen Modus geschaltet, der eine höhere Leistungsaufnahme benötigt. Hierdurch wird aber wiederum erreicht, dass die Messsignale des Gassensors genauer werden, da er bei höherer Temperatur betrieben wird.

Im leistungssparenden Betrieb gemäß der Figur 5 fällt beispielsweise in den ersten Zeitabschnitten von 2 s Dauer eine Heizleistung von 15 mW, in den zweiten Zeitabschnitten keine Heizleistung. Dadurch ergibt sich ein durchschnittlicher Leistungsverbrauch von (2s • 15 mW) /40 s = 0,75 mW. Ein so geringer Leistungsverbrauch macht den Sensor besonders geeignet für eine Verwendung in Brandmeldern 14.

Figur 6 zeigt schematisch den Aufbau eines Brandmelders 14, der einen mikromechanisch hergestellten Sensor 6 umfasst. Der Brandmelder 14 weist auf einem Träger 17 den mikromechanisch hergestellten Sensor 6 sowie eine elektronische Schaltung mit einer Auswerteschaltung 19, einem Multiplexer 16 und einer Heizungsversorgung 20. Der Multiplexer 16 ist dabei mit der Heizungsversorgung 20 und der Auswerteschaltung 19 sowie mit dem Heizer des mikromechanisch hergestellten Sensors 6 verbunden. Der Multiplexer 16 sorgt dafür, dass in den ersten Zeitabschnitten die Heizungsversorgung 20 mit dem Heizer des mikromechanisch hergestellten Sensors 6 verbunden ist und so-

mit der Sensor 6 beheizt wird. Weiterhin ist in den zweiten Zeitabschnitten der Heizer des mikromechanisch hergestellten Sensors 6 mit der Auswerteschaltung 19 verbunden. Hierdurch entfällt die Beheizung des Sensors 6 und eine Messung der Um- gebungstemperatur durch die Auswerteschaltung 19 wird ermöglicht. Andeutungsweise ist in Figur 6 auch ein Streulichtdetektor 18 gezeigt, der ebenfalls Teil des Brandmelders 14 sein kann.

Alternativ oder zusätzlich kann in dem Brandmelder 14 auch ein GasFET 9, gezeigt in Figur 7 eingesetzt werden. Der Gas- FET 9 wird unbeheizt betrieben. Der GasFET 9 weist einen Feldeffektaufbau mit einem Drain-Anschluss 10 und einem Sour- ce-Anschluss 11 auf sowie eine gassensitive Schicht 5, an die Gasmoleküle 12 adsorbieren können. Weiterhin weist der GasFET 9 einen Temperatursensor 13 auf. Dieser wird bei der Auswertung des Signals des GasFETs 9 berücksichtigt, um Einflüsse der Umgebungstemperatur auf das Signal des GasFETs 9 zu kompensieren. Dies ist notwendig, da der GasFET 9 nicht beheizt wird und somit direkt dem Einfluss der Umgebungstemperatur ausgeliefert ist. In einem Brandmelder 14 kann nun das Signal des Temperatursensors 13 vorteilhaft verwendet werden, um ein weiteres Kriterium, d.h. also ein weiteres Messsignal, für die Detektion des Brandes zur Verfügung zu haben.

Die Messung der Umgebungstemperatur mit dem Platinheizer 4 des mikromechanisch hergestellten Sensors 6 findet über den elektrischen Widerstand des Platinheizers 4 statt. Der elektrische Widerstand des Platinheizers 4 hängt in weiten Tempe- raturbereichen nahezu linear von der Temperatur ab. Beispielsweise kann hierzu die folgende Formel für den elektrischen Widerstand R(T) verwendet werden:

R(T) = R ₀ • (1 + A-T - B-T ² )

Je nach gewünschter Genauigkeit des Messergebnisses für die Umgebungstemperatur kann die Formel vereinfacht oder sogar

mit weiteren Koeffizienten für beispielsweise höhere Potenzen der Temperatur erweitert werden, beispielsweise:

R(T) = R ₀ • (1 + A-T - B-T ² - C-(T-IOO ⁰ C)-T ³ )