DD272157B3 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR SIGNALING THE MEASUREMENT ELECTRODE BREAKAGE ON THE FESTELECTROLYTE OXYGEN ANALYZER - Google Patents

CIRCUIT ARRANGEMENT FOR SIGNALING THE MEASUREMENT ELECTRODE BREAKAGE ON THE FESTELECTROLYTE OXYGEN ANALYZER Download PDF

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DD272157B3
DD272157B3 DD31570288A DD31570288A DD272157B3 DD 272157 B3 DD272157 B3 DD 272157B3 DD 31570288 A DD31570288 A DD 31570288A DD 31570288 A DD31570288 A DD 31570288A DD 272157 B3 DD272157 B3 DD 272157B3
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DD
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operational amplifier
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signaling
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measuring cell
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DD31570288A
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Inventor
Stefan Dipl-Ing Horvath
Jost Dipl-Ing Henze
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Junkalor Gmbh
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Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Signalisierung des Meßelektrodenbruches am Festelektrolyt-Sauerstoffanajysator.The invention relates to a circuit arrangement for signaling the Meßelektrodenbruches on Festelektrolyt-Sauerstoffanajysator.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art Bei bisherigen Sauerstoffanalysatoren auf ZrO2-Basis für hohe Einsatztemperaturen bis 15000C konnte der Bruch einerIn previous oxygen analyzers based on ZrO 2 for high operating temperatures up to 1500 0 C, the break of a Meßelektrode nicht direkt erfaßt werden. Durch die teilweise im Steuerteil der Geräte integrierte Grenzwertsignalisation wurdeMeasuring electrode can not be detected directly. Due to the partially integrated in the control section of the devices limit signaling was

eine Veränderung der Meßzellenspannung zwar registriert, es konnten jedoch keinerlei Rückschlüsse auf die Ursachen dieserAlthough a change in the measuring cell voltage registered, but it could not draw any conclusions about the causes of this

Veränderung gezogen werden.Change be pulled. Es konnte nicht definitiv festgestellt werden, ob eine Störung im Prozeßablauf oder eine Fehlfunktion der Meßsonde für dieIt could not be definitely determined, whether a malfunction in the process or a malfunction of the probe for the Grenzwertüberschreitung verantwortlich war. Ein oufgetretener Meßelektrodenbruch wurde erst nach der Auswertung desLimit exceeded was responsible. An oufgetretener Meßelektrodenbruch was only after the evaluation of the Ausgangsignales des Sauerstoffanalysators in Verbindung mit der Messung des Meßzellenwiderstandes mit einerOutput signal of the oxygen analyzer in connection with the measurement of the measuring cell resistance with a Wechselspannungsmeßbrücke erkennbar.Alternating voltage measuring bridge recognizable. Aus der DE-OS 3235660 ist eine Schaltungsanordnung zur Überwachung eines elektrischen Meßfühlers auf Unterbrechung undFrom DE-OS 3235660 a circuit arrangement for monitoring an electrical sensor for interruption and Überbrückung bekannt. Die Schaltung ist so aufgebaut, daß der Meßfühler (Tachogenerator) mit induktivem Innenwiderstand inBridging known. The circuit is constructed so that the sensor (tachogenerator) with inductive internal resistance in Reihenschaltung mit einem Widerstand und ainem Kondensator mit einem Rechteckspannungs-Generator, der eineSeries connection with a resistor and a capacitor with a square-wave voltage generator, the one

hochfrequente Ausgangsspannung abgibt, verbunden ist. Die am Widerstand abfallende Spannung wird in einem Komparatormit einer Vergleichsspannung verglichen. Dabei wurden die Vergleichsspannungen so gewählt, daß sowohl bei einerhigh-frequency output voltage outputs, is connected. The voltage drop across the resistor is compared in a comparator with a reference voltage. The reference voltages were chosen so that both at a

Unterbrechung als auch bei einer Überbrückung des Meßfühlers ein Störsignal abgegeben wird. Die Schaltungsanordnung istInterruption as well as a bridging of the probe an interference signal is delivered. The circuit arrangement is

sehr aufwendig, da sie einen Rechteckspannungs-Generator und anschließende Signalverarbeitung benötigt.very expensive, since it requires a square-wave voltage generator and subsequent signal processing.

Aus der DD-PS 221584 ist weiterhin eine Schaltungsanordnung zur Leitungsbruchüberwachung von Meßstromkreisen bekannt.From DD-PS 221584 a circuit arrangement for line breakage monitoring of measuring circuits is also known. Sie beruht auf der Verwendung eines Trennverstärkers. Dabei ist ein Spannungspol des Trennverstärkers, der eine zurIt is based on the use of an isolation amplifier. Here is a voltage pole of the isolation amplifier, the one for Systemerde hochisolierte Quelle darstellt, über einen sehr hohen Widerstand mit einem Meßeingang des Trennverstärkers undSystem earth high-insulated source represents, over a very high resistance with a measuring input of the isolation amplifier and

mit dem Verbindungspunkt von Widerstand und Kondensator eines Eingangs-Störspannungsfilters verbunden. Dieconnected to the junction of resistor and capacitor of an input noise filter. The

Einströmrichtung des über den hochohmigen Widerstand geführten Stromes muß gleich der des Eingangsstromes desThe inflow direction of the current conducted via the high-impedance resistor must be equal to that of the input current of the Trennverstärkers sein. Dieser Gesamtstrom lädt im Störungsfall den Filterkondensator in angemessener Zeit auf eine solcheIsolation amplifier be. In the event of a fault, this total current charges the filter capacitor to a filter capacitor within a reasonable time Spannung auf, die den Ausgangspegel des Trennverstärkers aus dem Normalbereich herausführt.Voltage, which leads out the output level of the isolation amplifier from the normal range. Die Verwendung des Trennverstärkers ist ebenfalls mit einem hohen Schaltungsaufwand verbunden. 'The use of the isolation amplifier is also associated with a high circuit complexity. ' Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, eine Möglichkeit der Schadenserkennung im Meßsystem aufzuzeigen, nach der ein Fehlbetrieb der üesamtanlage mit den daraus resultierenden Folgen, wie Energiemehrverbrauch und Schadstoffemission vermieden wird.The aim of the invention is to show a possibility of damage detection in the measuring system, according to which a malfunction of üesamtanlage with the resulting consequences, such as energy consumption and pollutant emissions is avoided.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung aufzuzeigen, durch derön Einsatz ein MeßelektrodenbruchThe invention has for its object to provide a circuit arrangement, by einsön use a Meßelektrodenbruch

am Fesielektrolyt-Sauerstoffanalysator eindeutig und unmittelbar erkennbar ist.on Fesielektrolyt oxygen analyzer is clearly and immediately recognizable.

Die Lösung der Aufgabe wird in einer Schaltungsanordnung zur Signalisation des Mbßelektrodenbruches am Festelektrolyt-The object is achieved in a circuit arrangement for signaling the Mbßelektrodenbruches on Festelektrolyt- Sauerstoffanalysator gesehen. Sie besteht aus einer Meßzelle Z, einem Operationsverstärker OV, einer Diode D, einemOxygen analyzer seen. It consists of a measuring cell Z, an operational amplifier OV, a diode D, a Kondensator C und einem Lastwiderstand R und ist gekennzeichnet dadurch, daß der nichtinvertierende Eingang desCapacitor C and a load resistor R and is characterized in that the non-inverting input of Operationsverstärkers OV mit der positiven Elektrode der Meßzelle Z verbunden ist, wobei der invertierende Eingang desOperational amplifier OV is connected to the positive electrode of the measuring cell Z, wherein the inverting input of the Operationsverstärkers OV negativer gegenüber der negativen Elektrode der Meßzelle Z mit einer Spannung -U beaufschlagtOperational amplifier OV negative with respect to the negative electrode of the measuring cell Z with a voltage -U applied

wird. Es wurde festgestellt, daß bei Unterbrechung des Elektrodensignales von der Meßzelle am Ausgang desbecomes. It was found that when the electrode signal from the measuring cell at the output of the

Operationsverstärkers OV ein Wechselspannungssignal entsteht.Operational amplifier OV an AC signal is generated. In Reihe zum Ausgang des Operationsverstärkers OV wird eine Gleichrichterdiode D mit der Katode angeschlossen, zu derenIn series with the output of the operational amplifier OV, a rectifier diode D is connected to the cathode, to whose Anode parallel ein Kondensator C und ein Lastwiderstand R anliegt, an dem die Ausgangsspannung UAu. als Maß desAnode in parallel a capacitor C and a load resistor R is applied to which the output voltage U Au . as a measure of Meßelektrodenbruches abgreifbar ist.Measuring electrode break can be tapped. Die Ausgangsspannung Uau· ist im Normalfall »Null", im Störfall weist sie ein negatives Vorzeichen auf.The output voltage Uau · is normally »zero«, in case of a fault it has a negative sign.

Die Erfindung wird Im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe der Zeichnung näher erläutert.The invention will be explained in more detail below with reference to an embodiment with the aid of the drawing.

In der Fig. ist eine Schaltungsanordnung zur Signalisierung des Meßelektrodenbruches am Festelektrolyt-Sauerstoffanalysator schematisch dargestellt.In the figure, a circuit arrangement for signaling the Meßelektrodenbruches is shown schematically on the solid electrolyte oxygen analyzer.

Gemäß Fig. ist eine Meßzelle Z mit einem Meßzellensignalvorstärker MV verbunden, der zur Signalverarbeitung dient.According to Fig. A measuring cell Z is connected to a Meßzellensignalvorstärker MV, which is used for signal processing.

Unmittelbar am Eingang des Meßzelienvetätärkers MV ist ein Operationsverstärker OV mit dem nichtinvertierenden Eingang angeschlossen. Der Operationsverstärker OV wird mit einer Betriebsspannung ±Ue gespeist.Immediately at the entrance of Meßzelienvetätärkers MV an operational amplifier OV is connected to the non-inverting input. The operational amplifier OV is supplied with an operating voltage ± U e .

Der Invertierende Eingang des Operationsverstärkers OV hat dabei negativeres Potential -U gegenüber der negativen Elektrode der Meßzelle. Bei Meßelektrodenbruch an der Meßzelle Z ist der nichtinvertierende Eingang des Operationsverstärkers OV offen. Es entsteht an dem offenen Eingang des Operationsverstärkers OV eine parasitäre Störspannung.The inverting input of the operational amplifier OV has a negative potential -U with respect to the negative electrode of the measuring cell. When Meßelektrodenbruch at the measuring cell Z of the non-inverting input of the operational amplifier OV is open. The result is a parasitic interference voltage at the open input of the operational amplifier OV.

Diese Störspannung wird mit dem Operationsverstärker OV verstärkt, über eine Diode D gleichgerichtet und mit einem Kondensator C geglättet. Die negative Ausgangsspannung UAu. wird am Lastwiderstand R abgegriffen. Die negative Polarität der Ausgangsspannung Uaui ist hier das Maß des Meßelektrodenbruches.This interference voltage is amplified by the operational amplifier OV, rectified by a diode D and smoothed with a capacitor C. The negative output voltage U Au . is tapped on the load resistor R. The negative polarity of the output voltage Uaui here is the measure of the Meßelektrodenbruches.

Bei störungsfreiem Betrieb hält das positive Signal der Meßzelle die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers OV im positiven Sättigungsbereich. Die Diode D ist dabei gesperrt und die Ausgangsspannung UAut nimmt das Potential des Lastwiderstandes R an.In trouble-free operation, the positive signal of the measuring cell keeps the output voltage of the operational amplifier OV in the positive saturation region. The diode D is blocked and the output voltage U Au t assumes the potential of the load resistor R at.

In Betracht gezogene Druckschriften: DE 3 235 660 A1 DD 221584 A1Documents considered: DE 3 235 660 A1 DD 221584 A1

Claims (1)

Schaltungsanordnung zurSignalisation dos Meßelektrodenbruches am Festelektrolyt-Sauerstoffanalysator, bestehend aus einer Meßzelle (Z)1 einem Operationsverstärker (OV), einer Diode (D), einem Kondensator (C), einem Lastwiderstand (R), gekennzeichnet dadurch, daß der nichtinvertierende Eingang des Operationsverstärkers (OV) mit der positiven Elektrode der Meßzelle (Z) verbunden ist, wobei der invertierende Eingang des Operationsverstärkers (OV) negativer gegenüber der negativen Elektrode der Meßzelle (Z) mit einer Spannung (-U) beaufschlagt wird und in Reihe zum Ausgang de:; Operationsverstärkers (OV) eine Diode (D) mit der Katode angeschlossen ist, zu deren Anode parallel ein Kondensator (C) und ein Lastwiderstand (R) anliegt, an dem die Ausgangsspannung (UAus) als Maß des Meßelektrodenbruches abgreifbar ist.Circuit arrangement for signaling dos Meßelektrodenbruches on solid electrolyte oxygen analyzer, consisting of a measuring cell (Z) 1 an operational amplifier (OV), a diode (D), a capacitor (C), a load resistor (R), characterized in that the non-inverting input of the operational amplifier (OV) is connected to the positive electrode of the measuring cell (Z), wherein the inverting input of the operational amplifier (OV) negative voltage to the negative electrode of the measuring cell (Z) with a voltage (-U) is applied and in series with the output de: ; Operational amplifier (OV) is a diode (D) connected to the cathode, to whose anode in parallel a capacitor (C) and a load resistor (R) is applied to which the output voltage (U Aus ) can be tapped as a measure of Meßelektrodenbruches. Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing
DD31570288A 1988-05-12 1988-05-12 CIRCUIT ARRANGEMENT FOR SIGNALING THE MEASUREMENT ELECTRODE BREAKAGE ON THE FESTELECTROLYTE OXYGEN ANALYZER DD272157B3 (en)

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