DE2655271C2 - Device for measuring the gas concentration in several rooms - Google Patents
Device for measuring the gas concentration in several roomsInfo
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Description
dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzen der in den Meßfühlern (IS1 bis 15„) vorhandenen Schwingkreise (18) durch die Widerstandswerte der Gassensoren (17) in den Meßfühlern bestimmt und verändert werden und der Abstand der Grundfrequenzen größer als die für die Konzentrationsmessung notwendige Bandbreite ist.characterized in that the frequencies of the oscillating circuits (18) present in the sensors (IS 1 to 15 ") are determined and changed by the resistance values of the gas sensors (17) in the sensors, and the spacing of the basic frequencies is greater than the bandwidth required for the concentration measurement is.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Grundfrequenzen etwa doppelt so groß als die für die Konzentrationsmessung notwendige Bandbreite ist.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the distance between the fundamental frequencies is approximately twice as large as the bandwidth required for the concentration measurement.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizungen (16) aller Meßfühler (15i bis 15„) in Reihe liegen und mit konstantem Strom gespeist werden.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the heaters (16) of all sensors (15i to 15 ") are in series and with constant Electricity can be fed.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisespannung für den Schwingkreis (18) vom Heizkreis (13, 14) abgezweigt ist.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the supply voltage for the oscillating circuit (18) is branched off from the heating circuit (13, 14).
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß den Auswertgeräten (22, bis 22„) an sich bekannte Alarmgeräte über Relais etc. nachgeordnet sind.5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the evaluation devices (22, to 22 ") alarm devices known per se via relays etc. are subordinate.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der Gaskonzentration in mehreren mit Meßfühlern ausgestatteten Räumen unter Verwendung eines Gas-Sensors, dessen Widerstandswert sich mit und entsprechend der Gaskonzentration ändert und in jedem Meßfühler ein Schwingkreis mit einer Grundfrequenz vorhanden ist, welche am Auswertgerät mittels eines Frequenzfilters ausgefiltert und ausgewertet wird.The invention relates to a device for measuring the gas concentration in several equipped with sensors Evacuate using a gas sensor whose resistance value changes with and accordingly the gas concentration changes and each sensor has an oscillating circuit with a fundamental frequency which is filtered out and evaluated on the evaluation device by means of a frequency filter.
Die Schwierigkeit bei der Überwachung mehrerer Räume auf schädliche oder giftige Gase oder solche Gase, welche bei Verbrennungsvorgängen entstehen, besteht im wesentlichen darin, daß der Meßfühler zwar nicht sehr aufwendig ist, daß aber die Verbindung des Meßfühlers zum Auswertgerät aufwendig ist und jedem Meßfühler ein vollständiges Auswertgerät zugeordnet werden muß. Zur Vermeidung dieses Aufwandes hat man schon versucht, am Auswertgerät einen Wählschalter vorzusehen, mit dem jeder einzelne Meßfühler nacheinander an das Auswertgerät angeschaltet wird. Der Nachteil dieser Methode besteht vor allem darin, daß an den Kontakten des Schalters Übergangswiderstände entstehen und vorhanden sind, welche sich mit jedem Schaltvorgang ändern können. Da aber der Meßfühler als aktives Element einen Halbleiter besitzt, dessen Widerstandswert sich mit der Gaskonzentration ändert, führt ein nicht konstanter Übergangswiderstand an den Schakkon takten zu unzuverlässigen Meßergebnissen, wenn man nicht eine aufwendige Kompensationsschaltung vorsehen will.The difficulty in monitoring multiple rooms for noxious or toxic gases or such Gases, which arise during combustion processes, consists essentially in the fact that the sensor is not very expensive, but that the connection of the sensor to the evaluation device is expensive and each A complete evaluation device must be assigned to the sensor. To avoid this hassle one has already tried to provide a selector switch on the evaluation device, with which each individual probe one after the other is switched on to the signal conditioning instrument. The main disadvantage of this method is that at The contacts of the switch have transition resistances that are present, which vary with each Change switching process. But since the sensor has a semiconductor as an active element, its resistance value changes with the gas concentration, a non-constant contact resistance leads to the Schakkon contacts to unreliable measurement results if you do not have a complex compensation circuit want to provide.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu schaffen, um einfach und trotzdem absolut zuverlässig und genau die vom Meßfühler ermittelten Widerstandswerte zum Meßgerät übertragen werden können. Dabei sollte mit einem Minimum an Leitungen ausgekommen werden und der Aufwand sollte möglichst klein sein.The present invention is therefore based on the object to provide a way to easily and Nevertheless, the resistance values to the measuring device determined by the sensor are absolutely reliable and accurate can be transferred. You should get by with a minimum of cables and the Effort should be as small as possible.
Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß die Frequenzen der in den Meßfühlern vorhandenen Schwingkreise durch die Widerstandswerte der Gassensoren in den Meßfühlern bestimmt und verändert werden und der Abstand der Grundfrequenzen größer als die für die Konzentrationsmessung notwendigen Bandbreite istThe solution to the problem is that the frequencies of the oscillating circuits present in the sensors can be determined and changed by the resistance values of the gas sensors in the sensors and the distance between the fundamental frequencies is greater than the bandwidth required for the concentration measurement
Vorteilhaft liegen die Heizungen aller Meßfühler in Reihe und werden mit konstantem Strom gespeist.The heaters of all sensors are advantageously in series and are fed with constant current.
Zweckmäßig ist die Speisespannung für den Schwingkreis vom Heizkreis abgezweigt
Der Vorteil dieser Vorrichtung liegt darin, daß man soviele Meßfühler oder Meßköpfe in Reihe hintereinander
an ein dreiadriges Kabel anschließen kann, als man Stufen im Frequenzfilter des Auswertgerätes zur Verfugung
hat, so daß keine große Verkabelung notwendig ist, um eine größere Anzahl Räume mit Meßfühlern
auszustatten und damit die Gaskonzentration zu überwachen. Dies ist z. B. in chemischen Labors äußerst
wichtig, wo relativ viele, aber kleine Räume überwacht werden müssen. Neben dem in jedem Raum anzuordnenden
Meßfühler ist aber kein größerer Aufwand nö-The supply voltage for the resonant circuit is expediently branched off from the heating circuit
The advantage of this device is that you can connect as many sensors or measuring heads in series to a three-wire cable as there are stages in the frequency filter of the evaluation device available, so that no large cabling is necessary to equip a larger number of rooms with sensors and thus monitor the gas concentration. This is e.g. B. extremely important in chemical laboratories where relatively many but small rooms have to be monitored. In addition to the measuring sensor to be arranged in each room, however, no major effort is required.
tig, als bei der Überwachung eines einzigen Raumes, weil eben ein Frequenzfilter ein üblicher Baustein ist und die Auswertung in bekannter Weise über einen Gleichrichter und ein Meßgerät, wie z. B. Voltmeter, angezeigt wird.than when monitoring a single room, because a frequency filter is a common component and the evaluation in a known manner via a rectifier and a measuring device, such as. B. Voltmeter, is shown.
In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung dargestellt, wonach in der Schalt- und Meßelektronik 11 mit den bekannten Anschlüssen für die Netzspannung ein Baustein 12 angeordnet ist, welcher über die Leitungen 13 und 14 einen konstanten Heizstrom in die Meßfühler 15i bis 15„ für die Erwärmung der Heizwiderstände 16 schickt. Die Heizwiderstände 16 aller Meßfühler 15i bis 15„ liegen dabei im Heizkreis 13,14 in Reihe, wodurch alle Halbleitersensoren 17 der Meßfühler auf gleicher Arbeitstemperatur, vorzugsweise ca. 2400C, gebracht und gehalten werden. Durch den konstanten Heizstrom wird die Arbeitstemperatur sehr genau eingehalten. Eine Kompensation der unterschiedlichen Umgebungstemperaturen an den Meßfühlern kann in bekannter Weise, z. B. auch nach der Erfindung der deutschen Patentanmeldung P 26 46 927.2 durchgeführt werden.In the drawing, an example embodiment of the invention is shown, according to which a module 12 is arranged in the switching and measuring electronics 11 with the known connections for the mains voltage, which via the lines 13 and 14 a constant heating current in the sensors 15i to 15 "for the heating of the heating resistors 16 sends. The heater resistors 16 of all sensor 15i to 15 "lie in the heating circuit 13,14 in series, whereby all semiconductor sensors 17 of the sensor at the same working temperature, preferably about 240 0 C, are placed and held. Due to the constant heating current, the working temperature is maintained very precisely. Compensation for the different ambient temperatures at the sensors can be carried out in a known manner, e.g. B. can also be carried out according to the invention of German patent application P 26 46 927.2.
Im Meßfühler ist ein Schwingkreis 18 angeordnet, welcher von der Heizleitung 13,14 mit Strom versorgt wird und dessen frequenzbestimmender Widerstand von dem sich mit der Gaskonzentration ändernden Widerstandswert des Sensors 17 gebildet wird. Es kann jede bekannte Schaltung eines Schwingkreises verwendet werden, bei der die Frequenz sich in Abhängigkeit von einem Widerstand steuern läßt. Die vom Schwingkreis erzeugte Wechselspannung wird über einen Trennkondensator 19 und die Leitung 20 zur Schaltelcktronik 11 und dort in ein Frequenzfilter 21 geführt. Jeder Filterstufe des Frequenzfilters 21 ist ein Auswert- undAn oscillating circuit 18 is arranged in the measuring sensor and is supplied with current from the heating line 13, 14 and its frequency-determining resistance depends on the resistance value that changes with the gas concentration of the sensor 17 is formed. Any known circuit of an oscillating circuit can be used at which the frequency can be controlled as a function of a resistance. The one from the oscillating circuit The alternating voltage generated is passed through an isolating capacitor 19 and line 20 to the switching electronics 11 and passed into a frequency filter 21 there. Each filter stage of the frequency filter 21 is an evaluation and
Anzeigegerät 22| bis 22„ zugeordnet denen außerdem noch weitere an sich bekannte Relais zur Schaltung von Alarmeinrichtungen etc. nachgeschaltet sein können. Alle Meßfühler 15, bis 15„ sind parallel an die Leitung 20 angeschlossen.Display device 22 | to 22 "which are also assigned other relays known per se for switching Alarm devices, etc. can be connected downstream. All sensors 15 to 15 ″ are connected in parallel to line 20 connected.
Die Funktion sei anhand einer Anlage mit drei Meßfühlern 15|, 152 und 153 beschrieben. Dazu werden in den Meßfühler 15| ein Schwingkreis 18 eingebaut, welcher eine Grundfrequenz von ca. 1 kHz produziert, in den Meßfühler 15? ein Schwingkreis 18 für eine Grundfrequenz von ca. 2 kHz und in den Meßfühler 15j ein Schwingkreis 18 für eine Grundfrequenz von ca. 3 kHz. Der Abstand von 1 kHz zwischen zwei benachbarten Schwingkreisen bzw. deren Grundfrequenzen ist etwa dreimal so groß wie die aufgrund der höchsten zu erwartenden Gaskonzentration zu erwartenden Frequenzänderung. Das Frequenzfilter 21 hat drei Stufen und jeder Stufe ist ein Auswert- und Anzeigegerät 22i, 222 und 223 in Form eines mit einem Gleichrchter bestückten Voltmeters zugeordnet Wird nun beispielsweise am Meßfühler 152 eine erhöhte Gaskonzentration festgestellt, so ändert sich der Widerstandswert des Widerstandes 16, wodurch der Schwingkreis 18 verstimmt wird und nunmehr eine Wechselspannung von z. B. 2.02 kHz über die Leitung 20 an das Frequenzfilter 21 gibt, wo alle Frequenzen zwischen 1,9 und 2,9 kHz ausgefiltert und an das Meß- und Anzeigegerät 222 gegeben werden. Da dieses Gerät, wie auch alle anderen Geräte 22, so geeicht ist, daß es Null anzeigt, wenn die Frequenz aus dem Filter 21 bei 2,00 kHz liegt, zeigt es nun bei einer Frequenz von 2,02 kHz beispielsweise einen Gehalt von 1,25 Vol.-% Methan an. Da dieser Wert noch unter der Toleranzgrenze liegt, passiert noch nichts.The function will be described using a system with three measuring sensors 15 |, 152 and 153. For this purpose, 15 | an oscillating circuit 18, which produces a fundamental frequency of approx. 1 kHz, is built into the sensor 15? an oscillating circuit 18 for a basic frequency of approx. 2 kHz and in the sensor 15j an oscillating circuit 18 for a basic frequency of approx. 3 kHz. The distance of 1 kHz between two neighboring resonant circuits or their basic frequencies is about three times as large as the frequency change to be expected due to the highest gas concentration to be expected. The frequency filter 21 has three stages and each stage is assigned an evaluation and display device 22i, 22 2 and 223 in the form of a voltmeter equipped with a rectifier. whereby the resonant circuit 18 is detuned and now an alternating voltage of z. B. 2.02 kHz via the line 20 to the frequency filter 21, where all frequencies between 1.9 and 2.9 kHz are filtered out and given to the measuring and display device 222. Since this device, like all other devices 22, is calibrated in such a way that it displays zero when the frequency from the filter 21 is 2.00 kHz, it now shows, for example, a content of 1 at a frequency of 2.02 kHz , 25% by volume methane. Since this value is still below the tolerance limit, nothing happens yet.
Steigt aber der angezeigte Wert über eine vorher eingestellte Höchstgrenze an, so wird über ein dem Gerät 222 nachgeschaltetes Relais ein Alarmgerät ausgelöst, so daß die Ursache für die Erhöhung der Gaskonzentration ermittelt und abgestellt werden kann.However, if the displayed value rises above a previously set maximum limit, a 222 downstream relay triggered an alarm device, so that the cause of the increase in gas concentration can be determined and eliminated.
Werden gleichzeitig an zwei Meßfühlern erhöhte Gaskonzentrationen festgestellt, so werden die Schwingkreise dieser beiden Meßfühler verstimmt und die beiden nunmehr vom Schwingkreis 18 gelieferten Frequenzen werden über die Leitung 20 gemeinsam dem Frequenzfilter 21 zugeführt, wo sie getrennt und den zugehörigen Meß- und Anzeigegeräten 22 zügeführt werden und dort die entsprechende Anzeige veranlassen. If increased gas concentrations are detected at two sensors at the same time, the The oscillating circuits of these two sensors are out of tune and the two are now supplied by the oscillating circuit 18 Frequencies are fed jointly to the frequency filter 21 via the line 20, where they are separated and the associated measuring and display devices 22 are supplied and cause the corresponding display there.
Es ist ohne weiteres möglich, auch größere Anzahlen von Meßfühlern einzusetzen, wobei der Abstand der Grundfrequenzen letzten Endes nur von der Auflösung des Frequenzfilters abhängt. Selbstverständlich kann auch die Anordnung des Auswert- bzw. Meßgerätes im Verhältnis zum Anzeigegerät frei gewählt werden. Man kann sogar ohne Anzeigegerät auskommen, wenn man beim Meßgerät einen einstellbaren Grenzwert vorsieht, bei dessen Überschreitung der Alarm ausgelöst wird.It is easily possible to use larger numbers of sensors, the distance between the Fundamental frequencies ultimately only depends on the resolution of the frequency filter. Of course you can the arrangement of the evaluation or measuring device in relation to the display device can also be freely selected. Man can even do without a display device if an adjustable limit value is provided for the measuring device, if this is exceeded, the alarm is triggered.
Der Schwingkreis kann in bekannter Weise auf einer Leiterplatte fertig montiert sein oder auch als IC oder Modul aufgebaut werden, damit möglichst wenig Platz im Meßfühler vorgesehen werden muß.The resonant circuit can be fully assembled in a known manner on a printed circuit board or as an IC or Module can be set up so that as little space as possible has to be provided in the sensor.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (1)
Priority Applications (1)
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| DE19762655271 DE2655271C2 (en) | 1976-12-07 | 1976-12-07 | Device for measuring the gas concentration in several rooms |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE19762655271 DE2655271C2 (en) | 1976-12-07 | 1976-12-07 | Device for measuring the gas concentration in several rooms |
Publications (2)
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| DE2655271A1 DE2655271A1 (en) | 1978-06-08 |
| DE2655271C2 true DE2655271C2 (en) | 1986-02-27 |
Family
ID=5994821
Family Applications (1)
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| DE19762655271 Expired DE2655271C2 (en) | 1976-12-07 | 1976-12-07 | Device for measuring the gas concentration in several rooms |
Country Status (1)
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1976
- 1976-12-07 DE DE19762655271 patent/DE2655271C2/en not_active Expired
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