AT404077B - Schaltungseinrichtung zur überwachung der konzentration von gärgasen in weinkellern - Google Patents

Description

AT 404 077 B

Die gegenständliche Erfindung betrifft eine Schaitungseinrichtung zur Überwachung der Konzentration von Gärgasen in Weinkellern mit einem Gassensor, an dessen Eingang über einen Widerstand eine Wechselspannungsquelle angelegt ist, wobei das am Eingang auftretende Signal über einen Gleichrichter an einen ersten Komparator gelegt ist, weiters dem ersten Komparator ein zweiter Komparator parallel geschaltet ist, einer der beiden Komparatoren als invertierender Komparator ausgebildet ist und die Ausgänge der beiden Komparatoren an eine Schalt- und Steuereinrichtung geführt sind, welche ein Relais zur Einschaltung von Warn- und Anzeigegeräten enthält.

In Weinkellern können Konzentrationen von Gärgasen (CO2) auftreten, durch welche eine Gefährdung von Personen, welche den Keller betreten, bedingt wird. Um eine derartige Gefährdung zu vermeiden, ist es einerseits bekannt, Keller so anzulegen, daß sie nach außen abfallend sind, wodurch die Gärgase, welche schwerer als Luft sind, abströmen können. Weiters ist es bekannt, derartige Keller nur mit offenen Lichtquellen in der Art von Bergwerkslampen zu betreten, welche, sobald nicht genug Sauerstoff zur Verfügung steht, erlöschen. Sobald dies eintritt, ist jedoch die Konzentration der Gärgase schon auf einen solchen Wert angestiegen, welcher für Personen, die sich im Keller befinden, gefährlich ist.

Um Konzentrationen von Gärgasen zu vermeiden, ist es weiters bekannt, in Weinkellern Ventilatoren vorzusehen, durch welche die Gärgase abgesaugt werden. Diese Ventilatoren dürfen jedoch deshalb nicht im Dauerbetrieb gehalten werden, da hierdurch die Temperaturverhältnisse des Kellers zu stark verändert werden würden. Es muß hierbei berücksichtigt werden, daß Weinkeller eine optimale Temperatur von z.B. 8 · aufweisen sollen, welche möglichst gleichmmäßig gehalten werden muß.

Es ist weiters ein Sensor bekannt, welcher auf verschiedene Gase, wie Propangas, Wasserstoff oder Methan, anspricht. Ein derartiger Sensor, welcher mit Wechselspannung gespeist wird, enthält ein beheizbares Halbleiterelement, dessen Widerstand durch das in der Umgebung befindliche Gas beeinflußt wird. Das an dessen Ausgang auftretende Signal, welches durch die Gaskonzentration verändert wird, wird über einen Gleichrichter an einen Komparator gelegt, durch welchen ein Vergleich mit einer Bezugsspannung erfolgt. Hierdurch kann die Konzentration eines Gases gemessen werden und können die Meßwerte über eine Schalt- und Steuereinrichtung zur Regelung und Steuerung herangezogen werden.

Beim Einsatz eines derartigen Gassensors können jedoch deshalb Fehlfunktionen auftreten, da infolge dessen Alterung der Widerstandswert so stark angestiegen sein kann, daß überhöhte Gaskonzentrationen nicht mehr angezeigt werden. Fehlfunktionen können zudem auch dadurch bedingt werden, daß die Heizung des Sensors nicht ordnungsgemäß ist und daß die Umfeldbedingungen, unter welchen sich der Sensor befindet, nicht den vorgesehenen Einsatzbedingungen entsprechen. Zudem besteht das Problem, daß bekannte Gassensoren, insoweit als CO2 betroffen ist, relativ flache Kennlinien aufweisen, wodurch deren Empfindlichkeit hinsichtlich von CO2 verglichen mit anderen Gasen relativ gering ist.

Aus der US-PS 4 335 379 und aus der US-PS 4 352 087 sind Geräte bekannt, welche einen Gassensor, einen ersten Komparator zur direkten Anzeige der durch den Gassensor ermittelten Meßwerte und einen diesem Komparator parallel geschalteten zweiten Komparator zur Anzeige von allfälligen Mängeln des Gassensors enthalten. Diese Geräte, welche transportabel sind, sind jedoch deshalb nicht geeignet, in einer Schaltungseinrichtung zur Überwachung der Konzentration von Gärgasenverwendet zu werden, da sie nicht die hierfür erforderliche Empfindlichkeit aufweisen.

Der gegenständlichen Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, welche auch dann Anzeigen bewirkt, wenn der Gassensor nicht voll funktionsfähig ist oder wenn infolge anderer Fehlfunktionen dessen Wirksamkeit nicht voll gegeben ist und welche zudem eine sehr hohe Empfindlichkeit aufweist. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß die Wechselspannungsquel-ie für den Gassensor durch einen Rechtecksgenerator gebildet ist und daß zwischen dem Eingang des Gassensors und dem Eingang des Gleichrichters ein Impedanzwandler angeordnet ist.

Durch die beiden Komparatoren werden zwei Bezugsspannungen definiert, zwischen welchen sich das Ausgangssignal des Gassensors befindet, solange die Gaskonzentration keinen überhöhten Wert aufweist und die Schaltung ordnungsgemäß funktioniert. Sobald hingegen die Gaskonzentration über den zulässigen Wert ansteigt, wodurch das Ausgangssignal eine erste Bezugsspannung überschreitet oder die Schaltungsanordnung nicht ordnungsgemäß funktioniert, weswegen das Ausgangssignal die zweite Bezugsspannung unterschreitet, wird von jeweils einem der beiden Komparatoren an die Schalt- bzw. Steuereinrichtung ein Signal abgegeben, wodurch in weiterer Folge Schaltungen bzw. Steuerungen ausgelöst werden. Dadurch, daß die Wechselspannungsquelle für den Gassensor durch einen Rechtecksgenerator gebildet ist und daß zwischen dem Eingang des Gassensors und dem Eingang des Gleichrichters ein Impedanzwandler angeordnet ist, wird die für eine Gärgaswarnanlage erforderliche hohe Empfindlichkeit erzielt.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Schalt- und Steuereinrichtung ein Relais zur Einschaltung eines Ventilators sowie zur Einschaltung von Warn- und Anzeigegeräten, welches durch einen Abtrennschutzschalter steuerbar ist. 2

Claims (1)

1. AT 404 077 B Der Aufbau und die Wirkungsweise einer anmeldungsgemäßen Schaltungseinrichtung sind nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Blockschaltbildes näher erläutert. Eine anmeldungsgemäße Schaltungseinrichtung enthält einen Gassensor 1, an dessen Eingang 11 über einen Widerstand 31 der Ausgang eines Rechteck-Öszillators 3 gelegt ist. Der Gassensor 1 ist mit einer Heizung 13 ausgebildet, an welche ein Heizspannungsstabilisator 14 angelegt ist. Der Ausgang 12 des Gassensors 1 ist geerdet. Der Eingang 11 des Gassensors 1 ist an den Eingang eines Verstärkers in Form eines Impedanzwandlers 4 geführt, dessen Ausgang über einen Gleichrichter 5 an die Eingänge eines invertierenden ersten Komparators 6 und eines zweiten Komparators 7 gelegt ist. Die Ausgänge der Komparatoren 6 und 7 sind an eine Steuerschaltung gelegt, welche ein Relais 21 zur Steuerung von Schaltern 22 und 23, einen Abtrennschutzschalter 25 und einen manuell betätigbaren Schalter 26, welchem eine Glimmlampe 27 parallel geschaltet ist, enthält. Die Schalter 23 und 26 steuern einen Ventilator 8 und der Schalter 22 steuert ein Anzeige- bzw. Warngerät 9. Der Gassensor 1 ist in einer Höhe von etwa 40 cm oberhalb des Bodens in einem Keller angeordnet. Die Heizung 13 des Gassensors 1 ist vom Spannungsstabilisator 14 her speisbar. Die vom Generator 3 abgegebene Rechteckspannung gelangt über den Widerstand 31 an den Eingang 11 des Gassensors 1, wobei einerseits aufgrund des Widerstandes 31 und andererseits aufgrund desjenigen Widerstandes, welcher zwischen dem Eingang 11 und dem Ausgang 12 des Gassensors 1 auftritt, am Eingang 11 ein erster Signalwert auftritt, welcher über den Impedanzwandler 4 und den Gleichrichter 5 an die Eingänge der beiden Komparatoren 6 und 7 gelangt. Vom ersten Komparator 6 wird solange kein Signal abgegeben, als das an dessen Eingang anliegende Signal oberhalb von dessen Referenzspannung liegt. Soferne hingegen aufgrund eines Anstieges der Gaskonzentration der Widerstand zwischen dem Eingang 11 und dem Ausgang 12 des Sensors 1 verringert wird, sinkt der am Eingang 11 auftretende Signalwert ab, wodurch auch der am Eingang des Komparators 6 anliegende Signalwert unter die Bezugsspannung absinkt, wodurch vom Komparator 6 an die Steuerschaltung ein Signal abgegeben wird, durch welches Steuerfunktionen bewirkt werden. Diese Steuerfunktionen bestehen darin, daß durch das Relais 21 die Schalter 22 und 23 geschlossen werden, wodurch die Warn- und Anzeigegeräte 9 eingeschaltet werden und der Ventilator 8, durch welchen aus dem Keller Luft abgesaugt wird, um die Gaskonzentration zu vermindern, in Betrieb gesetzt wird. Bei einer derartigen Schaltungseinrichtung könnte jedoch insoferne eine Fehlfunktion bedingt werden, als dann, wenn der Gassensor 1 nicht ordnungsgemäß beheizt wird, durch diesen ein Anstieg der Gaskonzentration nicht festgestellt wird. Weiters könnte eine Fehlfunktion infolge Alterung des Gassensors 1 verursacht werden. Zudem können Fehlfunktionen deshalb auftreten, da die Umfeldbedingungen für den Sensor, z.B. die Temperaturverhältnisse, nicht entsprechend sind. Derartige Fehlfunktionen werden dadurch vermieden, daß parallel zum ersten Komparator 6 ein zweiter Komparator 7 geschaltet ist, durch welchen dann eine Anzeige erfolgt, wenn aufgrund einer Fehlfunktion des Gassensors 1 der an den Eingang des zweiten Komparators 7 anliegende Signalwert über eine vorgegebene zweite Bezugsspannung ansteigt, wodurch an die Steuerschaltung gleichfalls ein Schaltsignal abgegeben wird. Hierauf muß eine Überprüfung des Gassensors 1 vorgenommen werden. Bei bekannten derartigen Gassensoren muß berücksichtigt werden, daß sie gegenüber Spannungsschwankungen sehr empfindlich sind. Um aus diesem Grund Fehlfunktionen ausschließen zu können, erfolgt die Anspeisung mittels des Rechtecksgenerators 3. Weiters muß berücksichtigt werden, daß derartige Gassensoren in Bezug auf Kohlendioxid im Vergleich zu anderen Gasen eine nur sehr geringe Empfindlichkeit aufweisen. Um dessen ungeachtet einen derartigen Gassensor in einer erfindungsgemäßen Schaltung verwenden zu können, ist der Eingang 11 über den Impedanzwandler 4 an den Gleichrichter 5 gelegt, wodurch eine so große Verstärkung des am Eingang 11 auftretenden Signalwertes bewirkt wird, daß hierdurch die relative Unempfindlichkeit bekannter derartiger Gassensoren gegenüber Kohlendioxid ausgeglichen wird. Durch den Abtrennschutzschalter 25 werden an das Relais 21 dann Schaltsignale abgegeben, soferne dieser aufgrund von Leitungsunterbrechungen, Kontaktfehlern od.dgl., welche in der Schaltung auftreten können, anspricht. Patentansprüche 1. Schaltungseinrichtung zur Überwachung der Konzentration von Gärgasen in Weinkellern mit einem Gassensor, an dessen Eingang über einen Widerstand eine Wechselspannungsquelle angelegt ist, wobei das am Eingang auftretende Signal über einen Gleichrichter an einen ersten Komparator gelegt ist, weiters dem ersten Komparator ein zweiter Kornparator parallel geschaltet ist, einer der beiden Komparatoren als invertierender Komparator ausgebildet ist und die Ausgänge der beiden Komparato- 3 AT 404 077 B ren an eine Schalt- und Steuereinrichtung geführt sind, welche ein Relais zur Einschaltung von Warn-und Anzeigegeräten enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechseispannungsquelle für den Gassensor (t) durch einen Rechtecksgenerator (3) gebildet ist und daß zwischen dem Eingang des Gassensors (1) und dem Eingang des Gleichrichters (5) ein Impedanzwandler (4) angeordnet ist. Schaitungseinrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalt- und Steuereinrichtung ein Relais (21) zur Einschaltung eines Ventilators (8) sowie zur Einschaltung von Warn- und Anzeigegeräten (9) enthält, welches durch einen Abtrennschutzschalter (25) steuerbar ist. Hiezu 1 Blatt Zeichnungen 4