DD261860A1

DD261860A1 - Schaltungsanordnung zur steuerung elektrisch beheizter sensoren

Info

Publication number: DD261860A1
Application number: DD30464087A
Authority: DD
Inventors: Frank-Michael Jaeger; Dieter Fleischmann; Heinz Schwab
Original assignee: Freiberg Brennstoffinst
Priority date: 1987-07-06
Filing date: 1987-07-06
Publication date: 1988-11-09

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Steuerung elektrisch beheizter Sensoren, wie zum Beispiel Halbleitergassensoren. Ziel der Erfindung ist die effektive Nutzung der Batteriekapazitaet transportabler Geraete und die Erhoehung der Flexibilitaet der Sensorbaugruppen. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, elektrisch beheizte Sensoren mit unterschiedlichen Versorgungsspannungen zu betreiben und deren Temperatur zu steuern. Erfindungsgemaess ist einem Impulsgenerator ein einstellbares Monoflop mit Steuereingang nachgeschaltet. Die variierte Pulsfolge ist auf einen als Schalter betriebenen Leistungstransistor gefuehrt, die Sensorheizung wird entsprechend der variierten Pulsfolge pulsierend betrieben. Figur

Description

Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, daß eine im Prinzip verlustlose Anpassung der Heizleistung an die Betriebsspannung möglich ist, wobei bei einer der Erfindung zugehörenden zusätzlichen Anordnung eines Temperaturfühlers und dessen Anschluß an den Steuereingang des einstellbaren Monoflops eine überraschend einfache Möglichkeit gegeben ist, die Temperatur zu steuern und die Größe der Versorgungsspannung bei der Sensorbeheizung zu berücksichtigen. Weiterhin können Sensoren mit einer im Widerstand für die vorhandenen Versorgungsspannungen wesentlich zu niedrigen Heizeinrichtung, die dafür aber mechanisch stabiler ist, betrieben werden.

Für stationäre Einsatzfälle elektrisch beheizter Sensoren ist die verfahrensgemäß pulsbreitenmodulierte Heizspannung auch mit thyristor-odertriacbestückten Vorrichtungen möglich.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Beispiel näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt das Prinzip der Schaltungsanordnung. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung beinhaltet einen Impulsgenerator 1 und ein einstellbares Monoflop 2, die beide mit der Betriebsspannung verbunden sind. Das Monoflop 2 ist dem Impulsgenerator 1 nachgeschaltet. Das Ausgangssignal des einstellbaren Monoflops 2, eine durch Pulsbreitenmodulation variierte Impulsfolge, ist auf einen als Schalter betriebenen Leistungstransistor 4 geführt, der mit der Frequenz der Impulsfolge des Impulsgenerators 1 die Sensorheizeinrichtung 6 ein- und ausschaltet und somit die Verbindung von der Betriebsspannung 5 zur Sensorheizeinrichtung 6 herstellt.

Mit dem steuerbaren Monoflop 2 ist über den Eingang 3 die Pulsbreite veränderbar.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist die Anordnung eines Temperaturfühlers 7 in der Nähe zur Sensorheizeinrichtung 6. Damit ist eine Regelung der Sensortemperatur bei unterschiedlichen bzw. schwankenden Versorgungsspannungen 5 möglich.

Eine Ausführung mit Dünnschichtsensoren erlaubt die Integration des Temperaturfühlers mit auf dem Sensor durch bekannte Verfahren wie Sputtern oder Siebdruck.

In einer weitergehenden Variante werden alle Elemente der Vorrichtung zu einem Sensorbauteil integriert.

Claims

-1- 261 880 Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Steuerung elektrisch beheizter Sensoren, dadurch gekennzeichnet, daß einem Imulsgenerator (1) ein einstellbares Monoflop (2) mit Steuereingang nachgeschaltet ist, das die vom Impulsgenerator (1) abgegebene Impulsfolge durch Pulsbreitenmodulation variiert, daß die variierte Impulsfolge des einstellbaren Monoflop (2) auf einen als Schalter betriebenen Leistungstransistor (4) geführt ist, daß eine Sensorheizeinrichtung (6) über den Leistungstransistor (4) mit der Betriebsspannung (5) in der Weise verbunden ist, daß die Sensorheizeinrichtung (6) mit der vom Impulsgenerator (1) abgegebenen Frequenz und der vom einstellbaren Monoflop (2) variierten Impulsbreite mit der Betriebsspannung (5) versorgt wird.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Temperaturfühler (7) zur Regelung der Sensortemperatur vorhanden und mit dem Steuereingang des einstellbaren Monoflop (2) verbunden ist.
3. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (7) mit auf dem elektrisch beheizten Sensor integriert ist.
4. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß alle Elemente der Vorrichtung zu einem Sensorbauteil integriert sind.

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Steuerung von elektrisch beheizten Sensoren, wie zum Beispiel Halbleitergassensoren.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Elektrisch beheizte Sensoren^wie die bekannten Sn0₂-Sensoren der FIGARO ENGINEERING INC. werden für bestimmte Versorgungsspannungen produziert. Durch Variation dieser Versorgungsspannung ist eine gewisse Anpassung an spezielle Einsatzfälle möglich. Für transportable Geräte bedeutet aber der Einsatz von Spannungsreglern einen Verlust an nutzbarer Batteriekapazität.

Wenn die vorhandene Batteriekapazität aber ohne Verluste ausgeschöpft werden soll, muß die Heizeinrichtung der vorhandenen Spannung angepaßt werden. Fertigungstechnisch ist dies aber nicht immer möglich. Mechanische Abmessungen sowie die Stabilität der Heizeinrichtung sind oft der vorhandenen Spannung nicht anpaßbar. So sind auch Vorrichtungen mit SnO₂-Sensoren bekannt, die eine oder mehrere Heizeinrichtungen besitzen, die entsprechend der gewünschten Sensortemperatur zu- oder abgeschaltet werden (DT AS 2340678). Mit dieser Lösung kann zwar die Sensortemperatur beeinflußt werden, aber die Abhängigkeit von der Versorgungsspannung besteht weiterhin.

Ziel der Erfindung '

Das Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung einer Schaltungsanordnung zur Steuerung elektrisch beheizter Sensoren, die es gestattet, die Batteriekapazität transportabler Geräte effektiv zu nutzen und die Flexibilität der Sensorbaugruppen zu erhöhen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung elektrisch beheizter Sensoren zu schaffen, die es gestattet, elektrisch beheizte Sensoren variabel an unterschiedlichen Versorqungsspannungen zu betreiben und bei Bedarf auch deren Temperatur zu steuern.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der elektrisch beheizte Sensor nicht kontinuierlich beheizt, sondern durch eine Folge von Heizimpulsen betrieben wird. Dabei ist mit einer pulsbreitenmodulierten Heizspannung durch entsprechende Wahl der Pulsbreiten eine Anpassung der Sensoren an unterschiedliche Versorgungsspannungen möglich. Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist einem Impulsgenerator, der eine konstante Impulsfolge abgibt, ein einstellbares Monoflop mit Steuereingang nachgeschaltet, das die vom Impulsgenerator abgegebene Folge durch Pulsbreitenmodulation variiert. Die variierte Pulsfolge ist auf einen als Schalter betriebenen Leistungstransistor geführt, der eine Sensorheizeinrichtung mit einer Betriebsspannung verbindet, wobei auch Impulsgenerator und einstellbares Monoflop an die Betriebsspannung angeschlossen sind.

Durch die pulsierende Arbeitsweise der Sensorheizeinrichtung und die Wärmekapazität des Sensorkörpers und der Sensorheizeinrichtung stellt sich eine mittlere Temperatur ein, die durch entsprechende Wahl der Pulsbreiten verändert werden kann.