DE102005027237B3 - Sensor device for use in measuring device of motor vehicle, has infrared transmitter and infrared receiver that are arranged in housing, and heating unit thermally coupled with housing and provided with heating layer and plastic web - Google Patents

Sensor device for use in measuring device of motor vehicle, has infrared transmitter and infrared receiver that are arranged in housing, and heating unit thermally coupled with housing and provided with heating layer and plastic web Download PDF

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Abstract

The device (2) has an infrared transmitter (4) and an infrared receiver (6) that is arranged in a housing (8). A heating unit is thermally coupled with the housing and provided with a heating layer. Fins (10) are provided for reflecting indirect infrared radiation in the direction of the receiver. The heating unit is embedded in the housing and the transmitter is connected with a power supply unit. The heating unit has a conducting plastic web, metallic conductor and a lead frame, where the receiver is designed as thermoelectric sensor or pyroelectric sensor. An independent claim is also included for a measuring device for detecting air quality in an inner space of a motor vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung zum Erfassen eines Gasanteils in der Luft mit einem Infrarotsender und einem Infrarotempfänger. Ferner betrifft die Erfindung eine Messvorrichtung zum Erfassen der Luftqualität in einem Innenraum eines Kraftfahrzeugs, die die Sensorvorrichtung umfasst.The The invention relates to a sensor device for detecting a gas content in the air with an infrared transmitter and an infrared receiver. Further concerns the invention a measuring device for detecting the air quality in one Interior of a motor vehicle comprising the sensor device.

Immer mehr geschlossene Innenräume werden heutzutage mit Klimaanlagen ausgestattet. Beispielsweise bei Kraftfahrzeugen bieten die Kraftfahrzeughersteller in zunehmendem Maße Klimaanlagen als Serienausstattung ihrer Kraftfahrzeuge an. Bei Kraftfahrzeugen kann aufgrund einer Vielzahl von bewegten Elementen und der Vibrationen, die beim Fahren auftreten, eine Leckage an der Klimaanlage oder an Schläuchen der Klimaanlage auftreten. So können während der Laufzeit eines Kraftfahrzeugs mehrere Kilogramm Kühlmittel aus der Klimaanlage austreten.always more closed interiors are now equipped with air conditioning. For example in motor vehicles offer the motor vehicle manufacturers in increasing Dimensions of air conditioners as Standard equipment of their motor vehicles. In motor vehicles can due to a large number of moving elements and the vibrations, when driving, a leak on the air conditioning or on hoses the air conditioner occur. So can while the term of a motor vehicle several kilograms of coolant exit from the air conditioner.

Die meisten früher verwendeten Kühlmittel greifen die Ozonschicht an oder verstärken den Treibhauseffekt. Daher wird vermehrt zu CO2 als Kühlmittel übergegangen. Bei den austretenden Gasen und insbesondere bei CO2 besteht neben der Umweltbelastung die Gefahr, dass die austretenden Gase während der Fahrt in den Innenraum des Kraftfahrzeugs gelangen. CO2 riecht neutral und kann nicht von einem Kraftfahrzeugführer durch Riechen erkannt werden. Dieser kann durch einen übermäßigen CO2-Gehalt in der Luft des Innenraums des Kraftfahrzeugs ermüden, einschlafen und im Extremfall ersticken.Most of the previously used coolants attack the ozone layer or increase the greenhouse effect. Therefore, more and more CO 2 is used as a coolant. In the case of the escaping gases and in particular in the case of CO 2, there is the risk, in addition to the environmental impact, that the escaping gases reach the interior of the motor vehicle while driving. CO 2 smells neutral and can not be detected by a motor vehicle driver by smelling. This can be fatigued by an excessive CO 2 content in the air of the interior of the motor vehicle, fall asleep and suffocate in extreme cases.

Aus der DE 10 2004 021 663 A1 ist ein Umgebungsbedingungsdetektor mit mehreren Sensoren und einer einzelnen Steuereinheit bekannt. Der Umgebungsbedingungsdetektor umfasst eine Vorrichtung mit mehreren Sensoren zur Feststellung mehrerer Alarmbedingungen. Die Vorrichtung ist verbunden mit einer einzelnen Steuereinheit zur Überwachung und Prüfung des Luftstroms durch Heizungs-, Lüftungs- und Klimatechnikrohre (HLK-Rohrleitungen) mit Bezug auf Änderungen der Umgebungsbedingungen, wie Rauch, Hitze, Gas und/oder relative Luftfeuchtigkeit.Out DE 10 2004 021 663 A1 has an environmental condition detector with several sensors and a single control unit known. Of the Environmental condition detector includes a device with multiple Sensors for detecting several alarm conditions. The device is connected to a single control unit for monitoring and exam the air flow through heating, ventilation and air conditioning pipes (HVAC piping) with Terms of changes environmental conditions, such as smoke, heat, gas and / or relative humidity.

Aus der DE 33 04 324 C3 ist ein Verfahren zum Steuern einer Belüftungseinrichtung für den Innenraum eines Kraftfahrzeugs bekannt. Bei dem Verfahren bestimmt ein Messsensor die Schadbeziehungsweise Geruchsstoff-Belastung der Außenluft. Eine Vergleichseinrichtung betätigt eine Sperre für die Außenluft bei einem Messsensorsignal, das von einem Referenzwert um eine Differenz abweicht. Ferner wird eine Adaption an das menschliche Empfindungsvermögen für Schad- und Geruchsstoffe vorgenommen. Dazu wird der Referenzwert während einer Betriebsperiode entsprechend der Tendenz des Messsensorsignals nach oben beziehungsweise nach unten so verändert, dass die Sperre nur dann wirksam geschaltet wird, wenn das menschliche Geruchsempfinden die Änderung der Belastung als unangenehm empfinden würde.From the DE 33 04 324 C3 a method for controlling a ventilation device for the interior of a motor vehicle is known. In the method, a measuring sensor determines the pollutant or odor substance load of the outside air. A comparison device actuates a lock for the outside air at a measuring sensor signal which deviates from a reference value by a difference. Furthermore, an adaptation to the human sensibility for pollutants and odors is made. For this purpose, the reference value is changed during an operating period according to the tendency of the measuring sensor signal up or down so that the lock is only activated when the human sensation of smell would feel the change in the load as unpleasant.

Aus der EP 0 878 703 A2 ist ein kombinierter Gassensor zur Detektion von Gasen und Partikeln bekannt. Der Gassensor besteht aus einem beheizten Gassensor und einem Gassensor nach dem Infrarotabsorptionsprinzip. Der beheizte Gassensor, beispielsweise ein Metalloxid-Halbleitersensor dient gleichzeitig als Infrarotstrahlungsquelle für den Absorptionsgassensor.From the EP 0 878 703 A2 is a combined gas sensor for the detection of gases and particles known. The gas sensor consists of a heated gas sensor and a gas sensor according to the infrared absorption principle. The heated gas sensor, for example, a metal oxide semiconductor sensor also serves as an infrared radiation source for the absorption gas sensor.

Aus der WO 03/055381 A1 ist ein Verfahren bekannt zum identifizieren einer Probe. Dazu werden die Proben bei unterschiedlichen Temperaturen mit elektromagnetischer Strahlung bestrahlt und die Spektren der transmittierten Strahlen untersucht.Out WO 03/055381 A1 discloses a method for identifying a sample. For this, the samples are at different temperatures irradiated with electromagnetic radiation and the spectra of examined transmitted beams.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Messvorrichtung und eine Sensorvorrichtung für eine Messvorrichtung zu schaffen, die schnell ein präzises Erfassen eines Gasanteils in der Luft ermöglichen.The The object of the invention is a measuring device and a sensor device for a measuring device to create, which quickly a precise grasping allow a gas content in the air.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.The Task is solved by the characteristics of the independent Claims. Advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims.

Gemäß eines ersten Aspekts der Erfindung zeichnet sich die Erfindung aus durch eine Sensorvorrichtung zum Erfassen eines Gasanteils in der Luft mit einem Infrarotsender und einem Infrarotempfänger. Der Infrarotsender und der Infrarotempfänger sind in einem Gehäuse angeordnet. Ein Heizelement ist mit dem Gehäuse thermisch gekoppelt.According to one In the first aspect of the invention, the invention is characterized by a sensor device for detecting a gas content in the air with an infrared transmitter and an infrared receiver. The infrared transmitter and the infrared receiver are in a housing arranged. A heating element is thermally coupled to the housing.

Falls die Sensorvorrichtung über eine längere Zeitdauer nicht in Betrieb ist, kann Wasser an den kalten Oberflächen von dem Gehäuse und/oder dem Infrarotsender und/oder dem Infrarotempfänger kondensieren. Infrarotstrahlen aus dem Infrarotsender werden von dem kondensierten Wasser absorbiert. Das Absorbieren der Infrarotstrahlen bewirkt, dass weniger Infrarotstrahlen von dem Infrarotdetektor detektiert werden als ohne Absorption und/oder dass die Energie der detektierten Infrarotstrahlen geringer ist als ohne Absorption. Dies ist der gleiche Effekt, der auch durch einen erhöhten Gasanteil in der Luft hervorgerufen wird. Das Heizen des Gehäuses und/oder des Infrarotempfängers und/oder des Infrarotsenders bewirkt schnell das Verdampfen von kondensiertem Wasser von den Oberflächen und ermöglicht so ein präzises Erfassen das Gasanteils schon relativ kurz nach dem Start der Sensorvorrichtung.If the sensor device is not operating for an extended period of time, water may condense on the cold surfaces of the housing and / or the infrared transmitter and / or the infrared receiver. Infrared rays from the infrared transmitter are absorbed by the condensed water. The absorption of the infrared rays causes less infrared rays to be detected by the infrared detector than without absorption and / or that the energy of the detected infrared rays is lower than without absorption. This is the same effect, which is also caused by an increased proportion of gas in the air. The heating of the housing and / or the infrared receiver and / or the infrared transmitter quickly causes the evaporation of condensed water from the surfaces and made possible such a precise detection of the gas content already relatively shortly after the start of the sensor device.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Sensorvorrichtung ist der Infrarotempfänger so ausgebildet, dass von ihm eine charakteristische Infrarotabsorptionslinie von CO2 erfassbar ist. Dies ermöglicht die Detektion des für Menschen in hoher Konzentration gefährlichen CO2-Gases.In an advantageous embodiment of the sensor device, the infrared receiver is designed such that a characteristic infrared absorption line of CO 2 can be detected by it. This allows the detection of dangerous for humans in high concentration CO 2 gas.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Sensorvorrichtung umfasst das Heizelement eine Heizschicht auf dem Infrarotempfänger. Dies ermöglicht das Verdampfen von kondensiertem Wasser von der Oberfläche des Infrarotempfängers bei relativ geringer Heizleistung.In a further advantageous embodiment of the sensor device The heating element comprises a heating layer on the infrared receiver. This allows the evaporation of condensed water from the surface of the infrared receiver at relatively low heat output.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Sensorvorrichtung ist das Heizelement in das Gehäuse eingebettet. Das Gehäusematerial schützt so das Heizelement vor Korrosion und mechanischer Abnutzung.In a further advantageous embodiment of the sensor device is the heating element in the housing embedded. The housing material protects so the heating element from corrosion and mechanical wear.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Sensorvorrichtung umfasst das Heizelement eine leitende Kunststoffbahn. Die leitende Kunststoffbahn kann einfach an unterschiedliche Bedürfnisse angepasst werden.In a further advantageous embodiment of the sensor device the heating element comprises a conductive plastic sheet. The senior Plastic sheet can easily meet different needs be adjusted.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Sensorvorrichtung umfasst das Heizelement einen metallischen Leiter. Dies ermöglicht einfach eine günstige Herstellung der Sensorvorrichtung.In a further advantageous embodiment of the sensor device the heating element comprises a metallic conductor. This allows easy a cheap one Production of the sensor device.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Sensorvorrichtung umfasst das Heizelement einen Lead Frame. Dies ermöglicht einfach eine günstige Herstellung der Sensorvorrichtung.In a further advantageous embodiment of the sensor device The heating element comprises a lead frame. This allows easy a cheap one Production of the sensor device.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Sensorvorrichtung umfasst das Heizelement ein Heizkabel und/oder ein Heizband. Dies ermöglicht einfach eine günstige Herstellung der Sensorvorrichtung und einfach ein präzises Heizen der Sensorvorrichtung.In a further advantageous embodiment of the sensor device the heating element comprises a heating cable and / or a heating tape. This allows easy a cheap one Manufacture of the sensor device and just a precise heating the sensor device.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Sensorvorrichtung umfasst das Gehäuse ein Material, das bei 20° C eine thermische Leitfähigkeit aufweist, die größer ist als 10 W/(m·K) ist. Weist das Gehäuse eine relativ hohe Leitfähigkeit auf, so ist sichergestellt, dass das gesamte Gehäuse näherungsweise eine gleichbleibende Temperatur aufweist. Dies bewirkt, dass das kondensierte Wasser von der Oberfläche des Gehäuses in allen Bereichen der Oberfläche des Gehäuses gleichmäßig verdampft. Das Material ist beispielsweise ein geeignetes Metall.In a further advantageous embodiment of the sensor device includes the housing a material that is at 20 ° C a thermal conductivity which is larger as 10 W / (m · K) is. Indicates the case a relatively high conductivity On, it is ensured that the entire housing is approximately a constant Temperature has. This causes the condensed water from the surface of the housing in all areas of the surface of the housing evenly evaporated. The Material is for example a suitable metal.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Sensorvorrichtung ist der Infrarotempfänger als thermoelektrischer Sensor ausgebildet. Dies ermöglicht einfach ein sehr genaues Erfassen des Gasanteils.In a further advantageous embodiment of the sensor device is the infrared receiver designed as a thermoelectric sensor. This allows easy a very accurate detection of the gas content.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Sensorvorrichtung ist der Infrarotempfänger als pyroelektrischer Sensor ausgebildet. Dies ermöglicht einfach ein sehr genaues Erfassen des Gasanteils.In a further advantageous embodiment of the sensor device is the infrared receiver designed as a pyroelectric sensor. This allows easy a very accurate detection of the gas content.

Gemäß eines zweiten Aspekts zeichnet sich die Erfindung aus durch eine Sensorvorrichtung zum Erfassen eines Gasanteils in der Luft. Die Sensorvorrichtung umfasst ein Gehäuse, in dem ein Infrarotempfänger und ein Infrarotsender angeordnet sind. Der Infrarotsender ist ausgebildet zum Abstrahlen von Infrarotstrahlen bei einer vorgegebenen Messleistung und zum Heizen der Sensorvorrichtung innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer nach einem Start der Sensorvorrichtung mit einer Startleistung, die größer ist als die Messleistung.According to one second aspect, the invention is characterized by a sensor device for detecting a proportion of gas in the air. The sensor device includes a housing, in which an infrared receiver and an infrared transmitter are arranged. The infrared transmitter is formed for emitting infrared rays at a given measuring power and for heating the sensor device within a predetermined period of time after a start of the sensor device with a starting power, which is bigger as the measurement performance.

Das Heizen des Gehäuses und/oder des Infrarotempfängers und/oder des Infrarotsenders durch den mit der Startleistung betriebenen Infrarotsender bewirkt schnell das Verdampfen von kondensiertem Wasser von den Oberflächen ohne Heizelement. Dies ermöglicht ein präzises Erfassen das Gasanteils schon relativ kurz nach dem Start der Sensorvorrichtung.The Heating the housing and / or the infrared receiver and / or the infrared transmitter by the powered with the starting power Infrared transmitter quickly causes the evaporation of condensed water from the surfaces without heating element. this makes possible a precise one Detecting the gas content already relatively shortly after the start of the sensor device.

Gemäß eines dritten Aspekts zeichnet sich die Erfindung aus durch eine Sensorvorrichtung zum Erfassen eines Gasanteils in der Luft mit einem Infrarotsender und einem Infrarotempfänger, die in einem Gehäuse angeordnet sind, dessen Wandung mit einer Schicht beschichtet ist, die Infrarotstrahlen absorbiert. Die Schicht verringert eine Reflexion der Infrarotstrahlen an der Wandung des Gehäuses. Aufgrund der Schicht tragen indirekte Infrarotstrahlen, die auf die Wandung des Gehäuses treffen, nicht zum Erfassen des Gasanteils bei. Das Erfassen des Gasanteils ist somit unabhängig davon, ob an der Wandung des Gehäuses kondensiertes Wasser ist oder nicht. Dies trägt einfach zu einem präzisen und schnellen Erfassen des Gasanteils schon beim Start der Sensorvorrichtung bei.According to one third aspect, the invention is characterized by a sensor device for detecting a proportion of gas in the air with an infrared transmitter and an infrared receiver, in a housing are arranged, whose wall is coated with a layer, the infrared rays are absorbed. The layer reduces a reflection the infrared rays on the wall of the housing. Because of the layer carry indirect infrared rays that hit the wall of the housing, not for detecting the gas content at. The detection of the gas content is thus independent of it, whether on the wall of the housing condensed water is or not. This simply contributes to a precise and fast Detecting the gas content already at the start of the sensor device at.

Gemäß eines vierten Aspekts zeichnet sich die Erfindung aus durch eine Sensorvorrichtung zum Erfassen eines Gasanteils in der Luft mit einem Infrarotsender und einem Infrarotempfänger. Der Infrarotsender und der Infrarotempfänger sind in einem Gehäuse angeordnet, dessen Wandung in einem Dunkelbereich von dem Infrarotempfänger gegenüber Infrarotstrahlen aus dem Infrarotsender abgedeckt ist und so ausgebildet ist, dass Infrarotstrahlen, die von dem Infrarotsender in Richtung hin zu der Wandung außerhalb des Dunkelbereichs abgestrahlt werden, bei der ersten Reflexion an der Wandung in Richtung weg von dem Infrarotempfänger reflektiert werden. Dies bewirkt, dass Infrarotstrahlung, die direkt nach dem Verlassen des Infrarotsenders auf die Wandung des Gehäuses trifft, nicht zum Erfassen des Gasanteils beiträgt. Das Erfassen des Gasanteils ist somit unabhängig davon, ob sich an der Wandung kondensiertes Wasser bildet oder nicht. Dies trägt einfach zu einem präzisen und schnellen Erfassen des Gasanteils schon beim Start der Sensorvorrichtung bei.According to a fourth aspect, the invention is characterized by a sensor device for detecting a proportion of gas in the air with an infrared transmitter and an infrared receiver. The infrared transmitter and the infrared receiver are arranged in a housing whose wall is covered in a dark area of the infrared receiver to infrared rays from the infrared transmitter and is formed so that infrared rays emitted from the infrared transmitter towards the wall outside the dark area, reflected at the first reflection on the wall in the direction away from the infrared receiver. This causes infrared radiation, which hits the wall of the housing immediately after leaving the infrared transmitter, does not contribute to the detection of the gas content. The detection of the gas fraction is thus independent of whether condensed water forms on the wall or not. This simply contributes to a precise and rapid detection of the gas content already at the start of the sensor device.

In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn die Innenwand des Gehäuses Rippen umfasst. Dies ermöglicht einfach, die Infrarotstrahlen bei der ersten Reflexion von der Wandung des Gehäuses in Richtung weg von dem Infrarotempfänger zu reflektieren.In In this context, it is advantageous if the inner wall of the housing ribs includes. this makes possible simply, the infrared rays at the first reflection from the wall of the housing towards the infrared receiver.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert.embodiments The invention are explained in more detail below with reference to the schematic drawings.

Es zeigen:It demonstrate:

1 eine erste Ausführungsform einer Sensorvorrichtung, 1 a first embodiment of a sensor device,

2 eine zweite Ausführungsform der Sensorvorrichtung, 2 A second embodiment of the sensor device,

3 eine dritte Ausführungsform der Sensorvorrichtung, 3 a third embodiment of the sensor device,

4 eine vierte Ausführungsform der Sensorvorrichtung, 4 A fourth embodiment of the sensor device,

5 eine fünfte Ausführungsform der Sensorvorrichtung, 5 A fifth embodiment of the sensor device,

6 einen Schnitt gemäß 5 durch ein Gehäuse einer sechsten Ausführungsform der Sensorvorrichtung, 6 a section according to 5 by a housing of a sixth embodiment of the sensor device,

7 einen Schnitt gemäß 5 durch das Gehäuse einer siebten Ausführungsform der Sensorvorrichtung. 7 a section according to 5 through the housing of a seventh embodiment of the sensor device.

Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.elements same construction or function are cross-figurative with the same Reference number marked.

Eine Sensorvorrichtung 2 (1) umfasst einen Infrarotsender 4, einen Infrarotempfänger 6 und ein Gehäuse 8. Der Infrarotsender 4 und der Infrarotempfänger 6 sind in dem Gehäuse 8 angeordnet. Der Infrarotsender 4 strahlt direkte Infrarotstrahlen 20 direkt in Richtung hin zu dem Infrarotempfänger 6 ab. Ferner strahlt der Infrarotsender 4 indirekte Infrarotstrahlen 22 ab, die von der Wandung des Gehäuses 8 reflektiert werden und als reflektierte Infrarotstrahlen 24 auf den Infrarotempfänger 6 treffen können. Der Infrarotsender 4 ist bevorzugt mit einer Spannungsquelle verbunden und kann in einer ersten Schaltstellung M mit einer Messleistung betrieben werden. Während dem Erfassen des Gasanteils wird der Infrarotsender 4 mit der Messleistung betrieben. Bevorzugt kann der Infrarotsender 4 in einer zweiten Schaltstellung S mit einer Startleistung betrieben werden. Die Startleistung ist größer als die Messleistung. Wird der Infrarotsender 4 mit der Startleistung betrieben, so heizt sich der Infrarotsender 4 schneller und stärker auf, als wenn er mit der Messleistung betrieben wird. Dies ermöglicht den Infrarotsender 4 vor Beginn des Erfassens des Gasanteils zum verstärkten Heizen der Sensorvorrichtung 2 zu verwenden. Dies bewirkt, dass kondensiertes Wasser schneller verdampft als beim Betreiben des Infrarotsenders 4s mit der Messleistung. Alternativ kann der Infrarotsender 4 auch so ausgebildet sein, dass die Leistung mit der er betrieben werden kann in weitere Leistungsstufen unterteilt ist. Bei den weiteren Ausführungsbeispielen kann der Infrarotsender 4 wahlweise mit einer oder mehrere Leistungen betrieben werden.A sensor device 2 ( 1 ) includes an infrared transmitter 4 , an infrared receiver 6 and a housing 8th , The infrared transmitter 4 and the infrared receiver 6 are in the case 8th arranged. The infrared transmitter 4 emits direct infrared rays 20 directly towards the infrared receiver 6 from. Furthermore, the infrared transmitter radiates 4 indirect infrared rays 22 starting from the wall of the housing 8th be reflected and reflected as infrared rays 24 on the infrared receiver 6 can meet. The infrared transmitter 4 is preferably connected to a voltage source and can be operated in a first switching position M with a measuring power. During the detection of the gas content of the infrared transmitter 4 operated with the measuring power. Preferably, the infrared transmitter 4 be operated in a second switching position S with a starting power. The starting power is greater than the measuring power. Will the infrared transmitter 4 operated with the starting power, so heats the infrared transmitter 4 faster and stronger than when it is operated at the measuring power. This allows the infrared transmitter 4 prior to the beginning of detecting the gas fraction for increased heating of the sensor device 2 to use. This causes condensed water to evaporate faster than when operating the infrared transmitter 4s with the measuring performance. Alternatively, the infrared transmitter 4 Also be designed so that the power with which it can be operated is divided into more power levels. In the other embodiments, the infrared transmitter 4 optionally operated with one or more services.

Alternativ oder zusätzlich kann die Sensorvorrichtung 2 Rippen 10 umfassen (2), durch die die indirekten Infrarotstrahlen 22 in Richtung weg von dem Infrarotempfänger 6 reflektiert wird. So können lediglich indirekte Infrarotstrahlen 22 nach mehrmaliger Reflexion von dem Infrarotempfänger 6 detektiert werden. Dies bewirkt, dass ein Erfassen des Gasanteils unabhängig von kondensiertem Wasser auf der Wandung des Gehäuses 8 oder auf den Rippen 10 ist. Die Rippen 10 können einstückig mit dem Gehäuse 8 ausgebildet sein. Die Rippen 10 können aber auch in dem Gehäuse 8 angeordnet werden. Alternativ oder zusätzlich ist auch eine oder mehrere weitere Ausbildungen möglich, die in diesem Zusammenhang den gleichen Effekt hervorrufen wie die Rippen 10. Beispielsweise kann die Wandung des Gehäuses 8 Rillen und/oder Nuten und/oder vorgegebene Erhebungen aufweisen und/oder die Oberfläche der Wandung und/oder der Rippen 10 kann vorzugsweise sehr rau ausgebildet sein. Ferner können die Rippen 10 so ausgebildet sein, dass sie als Blende wirken, durch die lediglich der Infrarotempfänger 6 mit Infrarotstrahlen bestrahlt werden kann.Alternatively or additionally, the sensor device 2 ribs 10 include ( 2 ) through which the indirect infrared rays 22 towards the infrared receiver 6 is reflected. So only indirect infrared rays 22 after repeated reflection from the infrared receiver 6 be detected. This causes a detection of the gas fraction independent of condensed water on the wall of the housing 8th or on the ribs 10 is. Ribs 10 Can be integral with the housing 8th be educated. Ribs 10 but also in the case 8th to be ordered. Alternatively or additionally, one or more further embodiments are possible, which in this context cause the same effect as the ribs 10 , For example, the wall of the housing 8th Have grooves and / or grooves and / or predetermined elevations and / or the surface of the wall and / or the ribs 10 can preferably be made very rough. Furthermore, the ribs 10 be designed so that they act as a diaphragm through which only the infrared receiver 6 can be irradiated with infrared rays.

Alternativ oder zusätzlich kann die Sensorvorrichtung 2 ein Heizelement zusätzlich zu dem Infrarotsender 4 umfassen. Das Heizelement kann beispielsweise eine elektrisch leitende Kunststoffbahn und/oder einen elektrischen Leiter umfassen. Die elektrisch leitende Kunststoffbahn kann durch geeignete Wahl des Kunststoffs an unterschiedliche Bedürfnisse angepasst werden. Bei den unterschiedlichen Bedürfnissen kann es sich beispielsweise um körperliche Merkmale des Gehäuses 8 und/oder um unterschiedliche Leistungen des Infrarotsenders 4 handeln. Das Heizelement kann beispielsweise ein Heizkabel 12 (3) an dem Gehäuse 8 der Sensorvorrichtung 2 umfassen. Das Heizkabel 12 wird bevorzugt beim Starten der Sensorvorrichtung 2 eingeschaltet und bewirkt ein schnelles Verdampfen von kondensiertem Wasser von der Oberfläche der Wandung des Gehäuses 8. Alternativ oder zusätzlich zu dem Heizkabel 12 kann ein Heizband angeordnet sein. Bei einem Heizkabel 12 und einem Heizband kann über die Leistung, mit der das Heizkabel 12 bzw. das Heizband betrieben werden genau eine vorgegebene Temperatur eingestellt werden. Das Heizkabel 12 und/oder das Heizband können auch selbstregulierend ausgebildet sein.Alternatively or additionally, the sensor device 2 a heating element in addition to the infrared transmitter 4 include. The heating element may comprise, for example, an electrically conductive plastic sheet and / or an electrical conductor. The electrically conductive plastic sheet can be adapted to different needs by suitable choice of the plastic. The different needs may be, for example, physical characteristics of the housing 8th and / or different services of the infrared transmitter 4 act. The heating element can, for example, a heating cables 12 ( 3 ) on the housing 8th the sensor device 2 include. The heating cable 12 is preferred when starting the sensor device 2 turned on and causes a rapid evaporation of condensed water from the surface of the wall of the housing 8th , Alternatively or in addition to the heating cable 12 a heating tape can be arranged. With a heating cable 12 and a heating cable can be about the power with which the heating cable 12 or the heating band are operated to be set exactly a predetermined temperature. The heating cable 12 and / or the heating tape can also be designed self-regulating.

Ferner kann das Heizelement eine Heizschicht 14 (4) auf dem Infrarotempfänger 6 umfassen. Die Heizschicht 14 ermöglicht, kondensiertes Wasser von der Oberfläche des Infrarotempfängers 6 bei geringer Heizleistung der Heizschicht 14 zu verdampfen. Der Infrarotempfänger 6 kann zur Detektion einer bestimmten Infrarotabsorptionslinie mit dünnen Schichten beschichtet sein. Die Dicke der dünnen Schichten ist bevorzugt so gewählt, dass aufgrund von Interferenz lediglich ein vorgegebener Wellenlängenbereich von Infrarotstrahlen durch die dünnen Schichten dringen kann. Falls diese Schichten aus einem thermisch leitenden Material gebildet sind, können sie zusätzlich zu der Filterwirkung als Heizschicht 14 verwendet werden.Furthermore, the heating element can be a heating layer 14 ( 4 ) on the infrared receiver 6 include. The heating layer 14 allows condensed water from the surface of the infrared receiver 6 at low heat output of the heating layer 14 to evaporate. The infrared receiver 6 may be coated with thin layers for detection of a particular infrared absorption line. The thickness of the thin layers is preferably chosen such that, due to interference, only a predetermined wavelength range of infrared rays can penetrate through the thin layers. If these layers are formed of a thermally conductive material, they may in addition to the filtering effect as a heating layer 14 be used.

Das Heizelement kann auch ein Infrarotsenderheizelement 16 umfassen, das mit dem Infrarotsender 4 thermisch gekoppelt ist. Dies ermöglicht ein zusätzliches Heizen des Infrarotsenders 4 ohne Modifikation des Infrarotsenders 4 innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer nach dem Start der Sensorvorrichtung 2.The heating element may also be an infrared transmitter heating element 16 Include that with the infrared transmitter 4 thermally coupled. This allows additional heating of the infrared transmitter 4 without modification of the infrared transmitter 4 within a predetermined period of time after the start of the sensor device 2 ,

Das Heizelement kann auch einen Lead Frame 18 (6) umfassen, der thermisch mit dem Gehäuse 8 gekoppelt werden kann. Bevorzugt ist der Lead Frame in das Gehäuse 8 eingebettet. Er kann aber auch durch eine thermische Kopplung mit dem Gehäuse 8 gekoppelt werden. Der Lead Frame 18 umfasst vorzugsweise eine Trägerplatte, auf der mindestens ein, bevorzugt mehrere Heizwiderstände 19 angeordnet sind. Durch das Einbetten in das Gehäuse 8 ist der Lead Frame vor Korrosion oder mechanischer Abnutzung geschützt. Alternativ oder zusätzlich kann das Heizkabel 12 in das Gehäuse 8 eingebettet sein (7).The heating element can also be a lead frame 18 ( 6 ), which thermally with the housing 8th can be coupled. Preferably, the lead frame is in the housing 8th embedded. But he can also by a thermal coupling with the housing 8th be coupled. The lead frame 18 preferably comprises a support plate on which at least one, preferably a plurality of heating resistors 19 are arranged. By embedding in the case 8th The lead frame is protected against corrosion or mechanical wear. Alternatively or additionally, the heating cable 12 in the case 8th be embedded ( 7 ).

Falls das Heizelement thermisch mit dem Gehäuse 8 gekoppelt ist, umfasst das Gehäuse 8 vorzugsweise ein Material, das eine relativ hohe thermisch Leitfähigkeit aufweist, z.B. ein Metall. Eine relativ hohe thermische Leitfähigkeit kann beispielsweise bei 20°C größer als 10 W/(m·K) sein. Weist das Gehäuse 8 eine relativ hohe thermische Leitfähigkeit auf, so verteilt sich die durch das Heizelement aufgebrachte Wärme schnell und gleichmäßig. Die führt zu einem schnellen und gleichmäßigen Verdampfen von kondensiertem Wasser an der Wandung des Gehäuses 8 und trägt so zu einem schnellen und präzisen Erfassen des Gasanteils bei.If the heating element is thermally connected to the housing 8th coupled, includes the housing 8th preferably a material having a relatively high thermal conductivity, eg a metal. For example, a relatively high thermal conductivity may be greater than 10 W / (m · K) at 20 ° C. Indicates the case 8th a relatively high thermal conductivity, the heat applied by the heating element is distributed quickly and evenly. This leads to a rapid and uniform evaporation of condensed water on the wall of the housing 8th and thus contributes to a quick and accurate detection of the gas content.

Der Infrarotempfänger 6 kann beispielsweise als thermoelektrischer Sensor oder als pyroelektrischer Sensor ausgebildet sein. Dies ermöglicht ein sehr präzises und schnelles Erfassen des Gasanteils. Es ist aber auch ein Infrarotempfänger 6 anordenbar, der auf einem anderen physikalischen Prinzip basiert.The infrared receiver 6 For example, it can be designed as a thermoelectric sensor or as a pyroelectric sensor. This allows a very precise and fast detection of the gas content. But it is also an infrared receiver 6 can be arranged based on another physical principle.

Das Gehäuse 8 umfasst vorzugsweise eine in den Figuren nicht dargestellte Lüftungsöffnung, durch die ein Luftaustausch mit der Umgebungsluft erfolgt.The housing 8th preferably comprises a ventilation opening, not shown in the figures, through which an air exchange with the ambient air takes place.

Die Erfindung ist nicht auf die angegebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise können die unterschiedlichen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden. Beispielsweise kann ein Infrarotsender 4 verwendet werden, der mit unterschiedlichen Leistungen betrieben werden kann und/oder ein Heizelement angeordnet sein und/oder das Gehäuse 8 so ausgebildet sein, dass indirekte Infrarotstrahlen 22 erst nach mehrfacher Reflexion detektiert werden können, und/oder das Gehäuse 8 mit einer Schicht beschichtet sein, die Infrarotstrahlen absorbiert. Das Heizelement kann die Heizschicht 14 und/oder das Infrarotsenderheizelement 16 und/oder das Heizkabel 12 und/oder den Lead Frame 18 umfassen.The invention is not limited to the specified embodiments. For example, the different embodiments can be combined. For example, an infrared transmitter 4 can be used, which can be operated with different powers and / or arranged a heating element and / or the housing 8th be formed so that indirect infrared rays 22 only after multiple reflection can be detected, and / or the housing 8th coated with a layer that absorbs infrared rays. The heating element may be the heating layer 14 and / or the infrared transmitter heating element 16 and / or the heating cable 12 and / or the lead frame 18 include.

22
Sensorvorrichtungsensor device
44
Infrarotsenderinfrared transmitter
66
InfrarotempfängerInfrared receiver
88th
Gehäusecasing
1010
Rippenribs
1212
Heizkabelheating cables
1414
Heizschichtheating layer
1616
InfrarotsenderheizelementInfrarotsenderheizelement
1818
Lead Framelead frame
1919
Heizwiderstandheating resistor
2020
Direkte Infrarotstrahlendirect infrared rays
2222
Indirekte Infrarotstrahlenindirect infrared rays
2424
Reflektierte Infrarotstrahlenreflected infrared rays

Claims (16)

Sensorvorrichtung (2) zum Erfassen eines Gasanteils in der Luft mit einem Infrarotsender (4) und einem Infrarotempfänger (6), die in einem Gehäuse (8) angeordnet sind, und mit einem Heizelement, das mit dem Gehäuse (8) thermisch gekoppelt ist.Sensor device ( 2 ) for detecting a proportion of gas in the air with an infrared transmitter ( 4 ) and an infrared receiver ( 6 ) housed in a housing ( 8th ) are arranged, and with a heating element, which with the housing ( 8th ) is thermally coupled. Sensorvorrichtung (2) nach Anspruch 1, bei der der Infrarotempfänger (6) so ausgebildet ist, dass von ihm eine charakteristische Infrarotabsorptionslinie von CO2 erfassbar ist.Sensor device ( 2 ) according to claim 1, wherein the infrared receiver ( 6 ) is designed so that from him a characteristic infrared absorption line of CO 2 can be detected. Sensorvorrichtung (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der das Heizelement eine Heizschicht (14) auf dem Infrarotempfänger (6) umfasst.Sensor device ( 2 ) according to one of the preceding claims, in which the heating element has a heating layer ( 14 ) on the infrared receiver ( 6 ). Sensorvorrichtung (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der das Heizelement in das Gehäuse (8) eingebettet ist.Sensor device ( 2 ) according to one of the preceding claims, wherein the heating element is in the housing ( 8th ) is embedded. Sensorvorrichtung (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der das Heizelement eine leitende Kunststoffbahn umfasst.Sensor device ( 2 ) according to one of the preceding claims, wherein the heating element comprises a conductive plastic sheet. Sensorvorrichtung (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der das Heizelement einen metallischen Leiter umfasst.Sensor device ( 2 ) according to one of the preceding claims, wherein the heating element comprises a metallic conductor. Sensorvorrichtung (2) nach Anspruch 6, bei der das Heizelement einen Lead Frame umfasst.Sensor device ( 2 ) according to claim 6, wherein the heating element comprises a lead frame. Sensorvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, bei der das Heizelement ein Heizkabel (12) und/oder ein Heizband umfasst.Sensor device ( 2 ) according to one of claims 6 or 7, in which the heating element is a heating cable ( 12 ) and / or a heating tape. Sensorvorrichtung (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der das Gehäuses (8) ein Material umfasst, das bei 20°C eine thermische Leitfähigkeit aufweist, die größer als 10 W/(m·K) ist.Sensor device ( 2 ) according to one of the preceding claims, in which the housing ( 8th ) comprises a material having a thermal conductivity greater than 10 W / (m · K) at 20 ° C. Sensorvorrichtung (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der der Infrarotempfänger (6) als thermoelektrischer Sensor ausgebildet ist.Sensor device ( 2 ) according to one of the preceding claims, in which the infrared receiver ( 6 ) is designed as a thermoelectric sensor. Sensorvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der der Infrarotempfänger (6) als pyroelektrischer Sensor ausgebildet ist.Sensor device ( 2 ) according to one of claims 1 to 9, in which the infrared receiver ( 6 ) is designed as a pyroelectric sensor. Sensorvorrichtung (2) zum Erfassen eines Gasanteils in der Luft, bei der in einem Gehäuse (8) ein Infrarotempfänger (6) und ein Infrarotsender (4) angeordnet sind, der ausgebildet ist zum Abstrahlen von Infrarotstrahlen bei einer vorgegebenen Messleistung und zum Heizen der Sensorvorrichtung innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer nach einem Start der Sensorvorrichtung mit einer Startleistung, die größer ist als die Messleistung.Sensor device ( 2 ) for detecting a proportion of gas in the air, in which in a housing ( 8th ) an infrared receiver ( 6 ) and an infrared transmitter ( 4 ) arranged to emit infrared rays at a predetermined measuring power and to heat the sensor device within a predetermined period of time after starting the sensor device with a starting power greater than the measuring power. Sensorvorrichtung (2) nach Anspruch 12, bei der der Infrarotempfänger (6) so ausgebildet ist, dass von ihm eine charakteristische Infrarotabsorptionslinie von CO2 erfassbar ist.Sensor device ( 2 ) according to claim 12, wherein the infrared receiver ( 6 ) is designed so that from him a characteristic infrared absorption line of CO 2 can be detected. Sensorvorrichtung (2) nach einem Ansprüche 12 oder 13, bei der der Infrarotempfänger (6) als thermoelektrischer Sensor ausgebildet ist.Sensor device ( 2 ) according to claims 12 or 13, wherein the infrared receiver ( 6 ) is designed as a thermoelectric sensor. Sensorvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 12 oder 13, bei der der Infrarotempfänger (6) als pyroelektrischer Sensor ausgebildet ist.Sensor device ( 2 ) according to one of claims 12 or 13, in which the infrared receiver ( 6 ) is designed as a pyroelectric sensor. Messvorrichtung zum Erfassen der Luftqualität in einem Innenraum eines Kraftfahrzeugs, die die Sensorvorrichtung (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15 umfasst.Measuring device for detecting the air quality in an interior of a motor vehicle, comprising the sensor device ( 2 ) according to any one of claims 1 to 15.
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