DE102006059566A1 - Method for operating gas measuring device, involves measuring and monitoring concentration of gases, particularly combustible gases such as methane in ambient air - Google Patents

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Abstract

The method involves measuring and monitoring the concentration of gases, particularly combustible gases such as methane in ambient air. The measuring signals of a thermal sensor (1), a heat conductivity sensor (2) and a correction sensor (4,5) are processed in a control unit (3). The respective difference measuring signals of the thermal sensor and the heat conductivity sensor are corrected with the help of difference calibrating values stored for respective correction values. An independent claim is also included for a gas measuring device for measuring and monitoring the concentration of gases.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Gasmessgerätes für die Messung und/oder Überwachung der Konzentration von Gasen, insbesondere von brennbaren Gasen, wie beispielsweise Methan in Umgebungsluft, mit einem Wärmetönungssensor, einem Wärmeleitfähigkeitssensor und wenigstens einem Korrektursensor, wonach Messsignale der Sensoren in einer Steuereinheit verarbeitet werden.The The invention relates to a method for operating a gas measuring device for the measurement and / or monitoring the concentration of gases, in particular combustible gases, such as methane in ambient air, with a catalytic cycle sensor, a thermal conductivity sensor and at least one correction sensor, after which measurement signals of the sensors be processed in a control unit.

Ein solches Verfahren ist Gegenstand der DE 38 08 305 C2 . In diesem Zusammenhang ist den beiden Sensoren (Wärmetönungssensor und Wärmeleitfähigkeitssensor) zusätzlich noch ein Temperatursensor zugeordnet. Des weiteren findet sich ein Feuchtemesskreis, mit dessen Hilfe die Feuchte der Umgebungsluft erfasst wird. Die Temperatur- und Feuchtemesswerte werden zur Temperaturkorrektur und Feuchtekorrektur verwendet.Such a method is the subject of DE 38 08 305 C2 , In this context, the two sensors (catalytic sensor and heat conductivity sensor) additionally assigned a temperature sensor. Furthermore, there is a humidity measuring circuit, with the aid of which the humidity of the ambient air is detected. The temperature and humidity measurements are used for temperature correction and humidity correction.

Eine Wärmetönungssensor dient allgemein zum Nachweis und zur Messung von brennbaren Gasen. Dazu enthält der fragliche Wärmetönungssensor einen Katalysator, der auf eine bestimmte Temperatur (beispielsweise 500°C) erhitzt wird, wodurch das zu messende brennbare Gas unter Verbrauch eines Teiles des im Messgas bzw. Gasgemisch vorhandenen Sauerstoffs an der Sensoroberfläche katalytisch verbrennt. Durch diesen Verbrennungsvorgang wird die Sensortemperatur erhöht. Diese Temperaturerhöhung oder Wärmetönung wird als Messsignal für die Konzentration des brennbaren Gases in dem zu untersuchenden Luftgemisch ausgewertet und angezeigt.A Catalytic bead sensor is generally used for the detection and measurement of flammable gases. Includes the catalytic engine in question a catalyst that is at a certain temperature (for example 500 ° C) heated becomes, whereby the combustible gas to be measured under consumption of a Part of the oxygen present in the sample gas or gas mixture the sensor surface catalytically burned. By this combustion process is the Sensor temperature increased. This temperature increase or heat of reaction becomes as measuring signal for the concentration of the combustible gas in the one to be investigated Air mixture evaluated and displayed.

Meistens wird der Wärmetönungssensor als aktiver Detektor zusammen mit einem passiven Kompensator in einem Brückenhalbzweig (Wheatstonesche Brückenschaltung) angeordnet. Diese Brücke bzw. Brückenschaltung wird entweder mit Konstantstrom oder mit Konstantspannung gespeist. Solche Mess einrichtungen mit Wärmetönungssensoren haben sich bewährt und arbeiten in der Regel zufriedenstellend bis zu einem Anteil von beispielsweise 5 Vol.-% an Methan in Umgebungsluft.Mostly becomes the catalytic engine sensor as an active detector together with a passive compensator in a bridge half-branch (Wheatstone bridge circuit) arranged. This bridge or bridge circuit is supplied either with constant current or with constant voltage. Such measuring devices with catalytic sensors have proven themselves and usually work satisfactorily up to a percentage for example, 5 vol .-% of methane in ambient air.

Unabhängig davon kennt man Wärmeleitfähigkeitssensoren, die ebenfalls zu einer Brückenanordnung verschaltet werden. Die Wärmeleitfähigkeitssensoren erfassen bei einer reduzierten Arbeitstemperatur von beispielsweise 200°C die Änderung der thermischen Leitfähigkeit des den Wärmeleitfähigkeitssensor umgebenden Gasgemisches erfassen. Wird ein bestimmter Schwellwert für die thermische Leitfähigkeit überschritten, so lässt sich von dem Wärmetönungssensor auf den Wärmeleitfähigkeitssensor und umgekehrt umschalten (vgl. DE 36 35 513 C2 ). Eine solche Umschaltung ist erforderlich bzw. wird im Allgemeinen vorgenommen, weil beispielsweise zu hohe Methankonzentrationen in Umgebungsluft den Wärmetönungssensor schädigen können. Deshalb wird bei der bekannten Lehre sowohl mit einem Wärmetönungssensor als auch einem Wärmeleitfähigkeitssensor gearbeitet.Irrespective of this, thermal conductivity sensors are known which are also interconnected to form a bridge arrangement. The thermal conductivity sensors detect the change in the thermal conductivity of the gas mixture surrounding the thermal conductivity sensor at a reduced operating temperature of, for example, 200 ° C. If a certain threshold value for the thermal conductivity is exceeded, then it is possible to switch over from the heat tone sensor to the heat conductivity sensor and vice versa (cf. DE 36 35 513 C2 ). Such switching is required, or is generally done, for example, because excessive methane concentrations in ambient air can damage the catalytic sensor. Therefore, in the known teaching, both a catalytic converter and a thermal conductivity sensor are used.

Der Wärmeleitfähigkeitssensor ist im Allgemeinen ständig in Betrieb und nur bei einem Vol.-%-Anteil des Methans von etwa 5 Vol.-% wird – zusätzlich oder alternativ – auf den Wärmetönungssensor umgeschaltet, um in diesem Bereich eine genaue Messung vornehmen zu können. Das ist erforderlich, weil die Bestimmung des Methangasgehaltes unterhalb von 5 Vol.-% besonders sensibel ist, da dieser Konzentrationsbereich hoch explosiv ist bzw. sein kann. Das heißt, es kommt bei der Messung des Methangasgehaltes, insbesondere unter Tage, darauf an, den Konzentrationsmessbereich bis 5 Vol.-% möglichst genau zu erfassen. Außerdem müssen Schädigungen des Wärmetönungssensors vermieden werden, und zwar dadurch, dass dieser oberhalb von beispielsweise 5 Vol.-% Methan abgeschaltet wird.Of the thermal conductivity sensor is generally constant in operation and only at a vol .-% - proportion of methane of about 5 vol .-% will - in addition or alternatively - on the catalytic engine sensor switched to make an accurate measurement in this area to be able to. This is necessary because the determination of methane gas content below of 5 vol.% is particularly sensitive because of this concentration range is highly explosive or can be. That is, it comes in the measurement the methane gas content, especially below ground, on it, the concentration measuring range to 5% by volume as possible to grasp exactly. Furthermore need damage the catalytic engine sensor be avoided, and in fact that this is above, for example 5 vol .-% methane is switched off.

Der Stand der Technik, insbesondere nach der DE 38 08 305 C2 hat sich bewährt. Allerdings ist der Stromverbrauch relativ hoch, weil durchgängig der Wärmetönungssensor und der Wärmeleitfähigkeitssensor in Folge der Brückenschaltung mit einem Konstantstrom beaufschlagt werden. Das ist insofern nachteilig, als zunehmend mobile Lösungen mit verringertem Stromverbrauch gefordert werden. Auch stationäre Gasmessgeräte müssen neuerdings mit immer weniger elektrischer Energie auskommen, weil die Stromleitungsversorgung beispielsweise unter Tage aufwendig und kostenträchtig ist. Hier will die Erfindung insgesamt Abhilfe schaffen.The state of the art, especially according to the DE 38 08 305 C2 has proved its worth. However, the power consumption is relatively high, because consistently the catalytic converter and the thermal conductivity sensor are subjected as a result of the bridge circuit with a constant current. This is disadvantageous in that increasingly mobile solutions with reduced power consumption are required. Even stationary gas meters must nowadays manage with less and less electrical energy, because the power line supply, for example, is time consuming and costly underground. Here, the invention aims to provide a total remedy.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein derartiges Betriebsverfahren so weiterzuentwickeln, dass das betreffende Gasmessgerät mit einem Minimum an elektrischer Energie betrieben werden kann.Of the Invention is the technical problem underlying such a Operating method so that the gas detector in question with a Minimum of electrical energy can be operated.

Zur Lösung dieser technischen Problemstellung ist bei einem gattungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass jeweilige Differenzmesssignale des Wärmetönungssensors und des Wärmeleitfähigkeitssensors mit Hilfe von zum jeweiligen Korrekturwert abgespeicherten Differenzkalibriermesswerten korrigiert werden.to solution This technical problem is in a generic method provided that respective Differenzmesssignale the catalytic engine sensor and the thermal conductivity sensor with the aid of differential calibration measured values stored for the respective correction value Getting corrected.

Im Gegensatz zu den bekannten Vorgehensweisen werden erfindungsgemäß der Wärmetönungssensor und der Wärmeleitfähigkeitssensor also nicht (mehr) in einer jeweiligen Brückenschaltung betrieben. Vielmehr steht in der Regel jeweils eine gegebenenfalls zu- und abschaltbare Spannungsversorgung zur Verfügung und wird jeweils der zugehörige Spannungsabfall am Sensor erfasst und als Messsignal interpretiert. Dabei werden die beiden Spannungsabfallsignale von einerseits dem Wärmetönungssensor und andererseits dem Wärmeleitfähigkeitssensor regelmäßig voneinander subtrahiert und als Differenzmesssignale in der Steuereinheit ausgewertet.In contrast to the known procedures, according to the invention, therefore, the catalytic cycle sensor and the thermal conductivity sensor are not (anymore) operated in a respective bridge circuit. Rather, in each case is usually an optionally switched on and off power supply available and is in each case the zugehö rige voltage drop at the sensor detected and interpreted as a measurement signal. In this case, the two voltage drop signals are subtracted from each other on the one hand the catalytic converter and on the other hand, the heat conductivity sensor regularly and evaluated as differential measurement signals in the control unit.

Zu diesen Differenzmesssignalen des Wärmetönungssensors und des Wärmeleitfähigkeitssensors korrespondieren abgespeicherte Differenzkalibriermesswerte. Tatsächlich sind diese Differenzkalibiermesswerte anhand einer vorgeschalteten Kalibrierung der beiden Sensoren ermittelt worden – wiederum indem jeweils Differenzmesssignale der Sensoren erfasst und aufgenommen wurden.To These differential measurement signals of the catalytic engine and the heat conductivity sensor correspond stored Differenzkalibriermesswerte. Actually these differential calibration measurements based on an upstream calibration the two sensors have been determined - again by each differential measurement signals the sensors were recorded and recorded.

Diese Differenzmesssignale sind nun bei der Kalibrierung mit Korrekturwerten bzw. Korrekturmesswerten des Korrektursensors flankiert worden. Bei dem Korrektursensor kann es sich um einen Temperatursensor und/oder einen Feuchtesensor handeln. Zu jedem Korrekturwert, also im Beispielfall Temperaturmesswert und/oder Feuchtemesswert, korrespondiert nun ein jeweiliger Differenzkalibiermesswert. Dabei drückt der Differenzkalibriermesswert aus, um wieviel das aktuell angezeigte Differenzmesssignal (in Abhängigkeit vom jeweiligen Temperaturmesswert und/oder Feuchtemesswert) korrigiert werden muss, um das bei der Kalibrierung bekannte und "wahre" Differenzmesssignal ausgangsseitig zu erhalten.These Differential measuring signals are now in calibration with correction values or correction measured values of the correction sensor have been flanked. at the correction sensor may be a temperature sensor and / or to act a humidity sensor. For each correction value, in the example temperature measurement value and / or humidity reading, now corresponds to a respective Differenzkalibiermesswert. It pushes the difference calibration reading by how much the currently displayed one Differential measuring signal (depending on from the respective temperature reading and / or humidity reading) must be the known and "true" differential measurement signal during calibration on the output side.

Der Differenzkalibriermesswert wird nun bei einer anschließenden Messung (nach der Kalibrierung) in Abhängigkeit von dem aktuell ermittelten Messwert des Korrektursensors (dem jeweiligen Korrekturwert) mit den tatsächlich ermittelten Differenzmesssignalen in der Steuereinheit in der Weise verrechnet, dass etwaige Temperatur- und Feuchteabweichungen der gemessenen Differenzmesssignale ausgeglichen bzw. korrigiert werden.Of the Differential calibration reading will now be on a subsequent measurement (after calibration) depending on from the currently determined measured value of the correction sensor (the respective Correction value) with the actual determined difference measuring signals in the control unit in the way calculates that any temperature and humidity deviations of measured Differenzmesssignale be compensated or corrected.

In vorteilhafter Weise wird die zuvor bereits angesprochene Spannungsversorgung für den Wärmetönungssensor von der Steuereinheit nach Maßgabe von mittels des Wärmeleitfähigkeitssensors gemessenen Messsignalen ein- und ausgeschaltet. Das heißt, erst wenn mit Hilfe des Wärmeleitfähigkeitssensors bei einem Methan-Luftgemisch im Beispielfall ein Methangehalt von weniger als 5 Vol.-% erfasst wird, sorgt die dann mit Hilfe der Steuereinheit zugeschaltete Spannungsversorgung dafür, dass der Wärmetönungssensor ergänzend in Betrieb genommen wird. Das heißt, der Wärmeleitfähigkeitssensor bleibt zugeschaltet, um beispielsweise die Spannungsversorgung für den Wärmetönungssensor unmittelbar wieder abzuschalten, sobald das fragliche Messsignal für den Vol.-%-Anteil des Methans in Luft im Beispielfall 5% überschreitet. Jedenfalls wird der Wärmetönungssensor nur in dem für ihn gleichsam unschädlichen Konzentrationsbereich in Betrieb genommen und bleibt ansonsten ausgeschaltet.In Advantageously, the previously mentioned voltage supply for the Catalytic bead sensor from the control unit as required by means of the thermal conductivity sensor measured measuring signals on and off switched off. This means, only when using the thermal conductivity sensor in a methane-air mixture in the example, a methane content of less is detected as 5 Vol .-%, which then connected using the control unit provides Power supply for it, that the catalytic engine sensor additional is put into operation. That is, the thermal conductivity sensor remains switched on, for example, the power supply for the catalytic engine directly switch off as soon as the measurement signal in question for the vol .-% - proportion of methane in air in the example case exceeds 5%. Anyway, the catalytic sensor is only in the for as it were innocuous Concentration range put into operation and remains switched off otherwise.

Zu diesem Zweck ist dem Wärmetönungssensor ein Schalter zugeordnet, welcher von der Steuereinheit beaufschlagt wird und die Spannungsversorgung an den fraglichen Sensor anlegt oder von diesem trennt. Bei diesem Schalter mag es sich um einen Transistorschalter, insbesondere FET-Transistor (Feldeffekttransistor) handeln. Das ist selbstverständlich nicht zwingend.To this purpose is the catalytic engine sensor associated with a switch which acts on the control unit and applies the voltage supply to the sensor in question or separates from this. This switch may be a Transistor switch, in particular FET transistor (field effect transistor) act. This is of course not necessarily.

Wie zuvor bereits angedeutet, liegen die jeweiligen Messsignale von einerseits dem Wärmetönungssensor und andererseits dem Wärmeleitfähigkeitssensor üblicherweise als Spannungsabfälle vor. Das heißt, je nach Konzentration des zu messenden Gases im Gasgemisch bzw. von Methan in Umgebungsluft ändert sich der Widerstand des zugehörigen Sensors und folglich auch der Spannungsabfall an ihm. Die jeweiligen Spannungsabfälle von einerseits dem Wärmeleitfähigkeitssensor und andererseits dem Wärmetönungssensor werden gegebenenfalls verstärkt und in der Steuereinheit zu den Differenzmesssignalen verarbeitet. Dagegen sind die Differenzkalibriermesswerte vor der eigentlichen Messung mit Hilfe der Kalibriereinrichtung ermittelt worden. Die Differenzkalibriermesswerte werden in einen Speicher eingeschrieben. Bei dem Speicher kann es sich um einen austauschbaren bzw. löschbaren und programmierbaren Speicher handeln, z. B. EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory). Es kommt also vorteilhaft ein programmierbarer und löschbarer Speicher zum Einsatz.As previously indicated, the respective measurement signals of on the one hand, the catalytic engine sensor and on the other hand, the thermal conductivity sensor usually as voltage drops in front. This means, depending on the concentration of the gas to be measured in the gas mixture or of methane in ambient air changes the resistance of the associated Sensors and consequently also the voltage drop at it. The respective ones brownouts on the one hand, the thermal conductivity sensor and, on the other hand, the catalytic cycle sensor may be strengthened and processed in the control unit to the Differenzmesssignalen. In contrast, the difference calibration readings are before the actual Measurement has been determined by means of the calibration device. The Differential calibration readings are written to a memory. The memory may be an exchangeable or erasable one and programmable memory, for. B. EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory). It's so beneficial a programmable and erasable Memory used.

Darüber hinaus berücksichtigen die Differenzkalibriermesswerte sowohl eine Temperatur- als auch Feuchteabweichung des Wärmetönungssensors wie des Wärmeleitfähigkeitssensors und folglich auch der hieraus abgeleiteten Differenzmesssignale. Schließlich hat es sich bewährt und ist besonders vorteilhaft, wenn die sämtlichen Sensoren zusammen mit dem Speicher und der Steuereinheit in einem austauschbaren Sensorkopf angeordnet sind. Dadurch kann bei einem Verschleiß einzelner oder aller Sensoren ein problemloser Austausch des Sensorkopfes vorgenommen werden.Furthermore consider the differential calibration readings both a temperature and a Moisture deviation of the catalytic sensor like the thermal conductivity sensor and consequently also the differential measuring signals derived therefrom. Finally has it works well and is particularly advantageous when all the sensors are together with the memory and the control unit in a replaceable sensor head are arranged. This can cause individual wear or all sensors a problem-free replacement of the sensor head be made.

Dabei sind nach einem Austausch der Wärmetönungssensor und der Wärmeleitfähigkeitssensor automatisch kalibriert, weil in dem zugehörigen Speicher die zu dem Sensorpaar korrespondierenden Differenzkalibriermesswerte hinterlegt sind. Hierdurch ist gewährleistet, dass der fragliche Sensorkopf unmittelbar korrigierte Messsignale an eine gegebenenfalls entfernt vorgesehene Anzeigeeinheit abgibt. Dadurch ist ein unmittelbarer Austausch und problemloser Weiterbetrieb möglich.there are after a replacement of the catalytic sensor and the thermal conductivity sensor calibrated automatically because in the associated memory to the sensor pair corresponding Differenzkalibriermesswerte are stored. This ensures that that the sensor head in question directly corrected measurement signals to an optionally provided remotely provided display unit. This is an immediate replacement and trouble-free operation possible.

Gleichzeitig ist der Verbrauch an elektrischer Energie deutlich gegenüber bisherigen Ausführungsformen reduziert, weil nur Spannungsabfälle an den Sensoren erfasst werden. Ein Dauerbetrieb wie bei einer Brückenschaltung mit ständig (hohem) Stromverbrauch wird nicht verfolgt, schon weil der besonders viel elektrische Energie verbrauchende Wärmetönungssensor nur dann zugeschaltet wird, wenn sein Betrieb gefahrlos möglich ist.simultaneously is the consumption of electrical energy significantly over previous ones embodiments reduced because only voltage drops be detected at the sensors. A continuous operation like a bridge circuit with constantly (high) power consumption is not tracked, if only because of the special a lot of electrical energy consuming catalytic engine only switched on if its operation is possible without danger.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; die einzige Zeichnung zeigt ein erfindungsgemäßes Gasmessgerät schematisch.in the The invention will be described below with reference to a purely exemplary embodiment drawing closer explains; the single drawing shows a gas measuring device according to the invention schematically.

In der einzigen Figur ist ein Gasmessgerät dargestellt, welches vorliegend und nicht einschränkend zur Messung und Überwachung der Konzentration von Methan in Umgebungsluft beispielsweise unter Tage eingesetzt wird. Dazu verfügt das fragliche Gasmessgerät über einen Wärmetönungssensor 1 und einen Wärmeleitfähigkeitssensor 2. Der Wärmetönungssensor 1 arbeitet in der zuvor bereits beschriebenen Art und Weise, und zwar dergestalt, dass je nach Konzentration des brennbaren Gases (Methan) in der Umgebungsluft ein in seinem Innern ablaufender katalytischer Verbrennungsprozess zu einer mehr oder minder ausgeprägten Temperaturerhöhung korrespondiert. Diese Temperaturerhöhung wird über einen sich ändernden Widerstand erfasst, der zu einem variierenden Spannungsabfall führt, welcher seinerseits zwischen zwei Messpunkten a und b abgegriffen und in einer Steuereinheit 3 ausgewertet werden kann.In the single figure, a gas meter is shown, which is used herein and not limiting for measuring and monitoring the concentration of methane in ambient air, for example, underground. For this purpose, the gas detector in question has a catalytic sensor 1 and a thermal conductivity sensor 2 , The catalytic sensor 1 works in the manner already described above, in such a way that depending on the concentration of the combustible gas (methane) in the ambient air, a running in its interior catalytic combustion process corresponds to a more or less pronounced increase in temperature. This temperature increase is detected via a changing resistance, which leads to a varying voltage drop, which in turn tapped between two measuring points a and b and in a control unit 3 can be evaluated.

Vergleichbar arbeitet der Wärmeleitfähigkeitssensor 2, bei dem ebenfalls ein variierender Spannungsabfall an einem sich ändernden Widerstand zwischen Messpunkten c und d mit Hilfe der Steuereinheit 3 aufgenommen und registriert wird. Dieser Spannungsabfall resultiert daher, dass die Konzentration des zu erfassenden brennbaren Gases (Methan) in Umgebungsluft die thermische Leitfähigkeit des den fraglichen Wärmeleitungssensors 2 umgebenden Gasgemisches ändert. Die Änderung der thermischen Leitfähigkeit korrespondiert zu einer Widerstandsänderung, die wiederum einen sich ändernden Spannungsabfall zwischen den Messpunkten c und d impliziert, der mit Hilfe der Steuereinheit 3 erfasst und gemessen wird.The heat conductivity sensor works similarly 2 , in which also a varying voltage drop across a changing resistance between measuring points c and d by means of the control unit 3 is recorded and registered. This voltage drop therefore results in that the concentration of the combustible gas (methane) to be detected in ambient air, the thermal conductivity of the heat conduction sensor in question 2 surrounding gas mixture changes. The change in the thermal conductivity corresponds to a change in resistance, which in turn implies a changing voltage drop between the measuring points c and d, by means of the control unit 3 recorded and measured.

Im Rahmen der Erfindung werden die zugehörigen Spannungswerte bzw. Messwerte des Spannungsabfalls der beiden Sensoren 1, 2 in der Steuereinheit 3 dergestalt verarbeitet, dass jeweilige Differenzmesssignale des Wärmetönungssensors 1 und des Wärmeleitfähigkeitssensors 2 gebildet werden. Je nach Auslegung der Sensoren 1, 2 können die zugehörigen Spannungsabfallmesswerte, welche zu Digitalwerten korrespondieren bzw. hierin umgewandelt werden, einfach voneinander subtrahiert werden. Meistens wird man die Messsignale bzw. Messwerte des nur bei geringen Konzentrationen im Betrieb befindlichen Wärmetönungssensors 1 von denjenigen des Wärmeleitfähigkeitsensors 2 subtrahieren. Das ist jedoch nicht zwingend.Within the scope of the invention, the associated voltage values or measured values of the voltage drop of the two sensors 1 . 2 in the control unit 3 processed such that respective differential measurement signals of the catalytic engine sensor 1 and the thermal conductivity sensor 2 be formed. Depending on the design of the sensors 1 . 2 For example, the associated voltage drop measurements, which correspond to digital values, may be simply subtracted from one another. In most cases, one gets the measurement signals or measured values of the catalytic combustion sensor which is only in operation at low concentrations 1 from those of the thermal conductivity sensor 2 subtract. This is not mandatory.

Zu diesen Messwerten bzw. Messsignalen und den hieraus resultierenden Differenzmesssignalen von einerseits dem Wärmetönungssensor 1 und andererseits dem Wärmeleitfähigkeitssensor 2 treten Korrekturmesswerte bzw. Korrekturwerte hinzu. Diese Korrekturmesswerte resultieren einerseits von Messsignalen eines Temperatursensors 4 und andererseits von Messsignalen eines Feuchtesensors 5. Mit Hilfe des Temperatursensors 4 und des Feuchtesensors 5 wird die aktuelle Feuchte und Temperatur an die Steuereinheit 3 übermittelt, beispielsweise 25% Feuchte und 20°C Temperatur.These measured values or measurement signals and the resulting differential measurement signals from the one hand, the catalytic sensor 1 and, on the other hand, the thermal conductivity sensor 2 Correction measured values or correction values are added. These correction measurements result on the one hand from measurement signals of a temperature sensor 4 and on the other hand of measurement signals of a humidity sensor 5 , With the help of the temperature sensor 4 and the humidity sensor 5 is the current humidity and temperature to the control unit 3 transmitted, for example, 25% humidity and 20 ° C temperature.

Zu den fraglichen und aktuellen Korrekturmesswerten bzw. Korrekturwerten (25% Feuchte; 20°C) gehören Differenzkalibriermesswerte. Diese Differenzkalibriermesswerte gleichen einerseits Temperaturabweichungen und andererseits Feuchteabweichungen der Differenzmesssignale aus und sind in einem vorgeschalteten Kalibriervorgang einmalig ermittelt und festgelegt sowie abgespeichert worden. Das heißt, zu jedem Wertepaar Temperatur/Feuchte gehört im Beispielfall ein spezieller und definierter Differenzkalibriermesswert. Dieser spiegelt einen Messwert wider, der zu dem aktuell ermittelten Differenzmesssignal gehört beispielsweise addiert oder subtrahiert werden muss, um die bei dem aktuellen Korrekturwert (Temperaturmesswert und/oder Feuchtemesswert) bei der Kalibrierung beobachteten Abweichungen des gemessenen vom tatsächlichen Differenzmesssignal auszugleichen.To the questionable and current correction measurements or correction values (25% humidity, 20 ° C) belong Differenzkalibriermesswerte. These difference calibration measurements are the same on the one hand temperature deviations and on the other hand moisture deviations the Differenzmesssignale and are in an upstream calibration once determined and determined and stored. The is called, For each value pair temperature / humidity belongs in the example a special one and defined differential calibration reading. This reflects a reading which, for example, belongs to the currently determined differential measurement signal must be added or subtracted at the current correction value (Temperature reading and / or humidity reading) during calibration observed deviations of the measured from the actual differential measurement signal compensate.

Bei den Differenzkalibriermesswerten handelt es sich im einfachsten Fall um abgespeicherte Digitalwerte, die die Korrektur des Differenzmesssignales in Abhängigkeit von den Korrekturmesswerten, einerseits den Messwerten des Temperatursensors 4 und andererseits denjenigen des Feuchtesensors 5 vorgeben. Meistens werden die aktuellen jeweiligen Differenzmesssignale und die Differenzkalibriermesswerte addiert oder durch eine andere Rechenoperation in der Steuereinheit verknüpft, so dass nach dieser Rechenoperation korrigierte Differenzmesssignale ausgangsseitig der Steuereinheit 3 zur Verfügung stehen. Diese korrigierten Differenzmesssignale werden an eine lediglich angedeutete und entfernte Anzeigeeinheit 6 übergeben.In the simplest case, the differential calibration measured values are stored digital values which are the correction of the differential measuring signal as a function of the correction measured values, on the one hand the measured values of the temperature sensor 4 and on the other hand, those of the humidity sensor 5 pretend. In most cases, the current respective differential measurement signals and the Differenzkalibriermesswerte be added or linked by another arithmetic operation in the control unit, so that after this arithmetic operation corrected Differenzmesssignale the output side of the control unit 3 be available. These corrected differential measurement signals are sent to a merely indicated and removed display unit 6 to hand over.

Zu der Steuereinheit 3 gehört ein Speicher 7, welcher primär die vorgenannten Differenzkalibriermesswerte beinhaltet. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels ist der Speicher als lösch- und programmierbarer Speicher, beispielsweise EEPROM, ausgeführt. Je nach Korrekturwert, bzw. Korrekturmesswert, einerseits von dem Temperatursensor 4 und andererseits von dem Feuchtesensor 5, entnimmt die Steuereinheit 3 dem Speicher 7 den zugehörigen Differenzkalibriermesswert. Im Anschluss daran sorgt eine Korrektureinheit 3' dafür, dass die jeweiligen Differenzmesssignale des Wärmetönungssensors 1 und des Wärmeleitfähigkeitsensors 2 unter Berücksichtung des oder der zum jeweiligen Korrekturwert abgespeicherten Diffenzkalibriersignale korrigiert werden.To the control unit 3 belongs a memory 7 which primarily includes the aforementioned difference calibration measurements. In the context of the embodiment of the memory as erasure and program mierbarer memory, for example EEPROM executed. Depending on the correction value or correction reading, on the one hand by the temperature sensor 4 and on the other hand, the humidity sensor 5 , withdraws the control unit 3 the memory 7 the associated Differenzkalibriermesswert. This is followed by a correction unit 3 ' that the respective differential measurement signals of the catalytic sensor 1 and the thermal conductivity sensor 2 are corrected in consideration of the or the different correction value stored Diffenzkalibriersignale.

Die daraus resultierenden korrigierten Differenzmesssignale werden – wie gesagt – an die Anzeigeeinheit 6 über eine Zuleitung 8 übermittelt. Auch ein drahtloser Datenaustausch zwischen der Steuereinheit 3 und der Anzeigeeinheit 6 ist möglich und wird von der Erfindung umfasst. Die Korrektureinheit 3' ist im Ausführungsbeispiel in die Steuereinheit 3 integriert.The resulting corrected difference measurement signals are - as I said - to the display unit 6 via a supply line 8th transmitted. Also a wireless data exchange between the control unit 3 and the display unit 6 is possible and is encompassed by the invention. The correction unit 3 ' is in the embodiment in the control unit 3 integrated.

Der Temperatursensor 4 und der Feuchtesensor 5 bzw. die beiden Korrektursensoren 4, 5 sind zusammen mit dem Wärmetönungssensor 1, dem Wärmeleitfähigkeitssensor 2, der Steuereinheit 3 und dem Speicher 7 sowie gegebenenfalls einer zusätzlichen Spannungsversorgung 9, 10 auf einer gemeinsamen Platine bzw. insgesamt in einem Sensorkopf 11 angeordnet. Dieser Sensorkopf 11 lässt sich als komplette Baueinheit austauschen. Dazu verfügt der Sensorkopf 11 ausgangsseitig über eine entsprechende Steckverbindung 12, mit welcher die elektrische Verbindung zur Anzeigeeinheit 6 bzw. einer externen zusätzlichen Spannungsquelle hergestellt wird.The temperature sensor 4 and the humidity sensor 5 or the two correction sensors 4 . 5 are together with the catalytic sensor 1 , the thermal conductivity sensor 2 , the control unit 3 and the memory 7 and optionally an additional power supply 9 . 10 on a common board or in total in a sensor head 11 arranged. This sensor head 11 can be exchanged as a complete unit. The sensor head has this 11 on the output side via a corresponding plug connection 12 with which the electrical connection to the display unit 6 or an external additional voltage source is produced.

Auf diese Weise kann der Betrieb des Gasmessgerätes unmittelbar weitergeführt werden, und zwar auch dann, wenn der Wärmetönungssensor 1 und/oder der Wärmeleitfähigkeitssensor 2 verschlissen oder funktionsunfähig sein sollten. Denn der Sensorkopf 11 stellt eine komplette Baueinheit zur Verfügung, die ausgangsseitig hinsichtlich Temperatur und Feuchte korrigierte Differenzmesssignale zur Verfügung stellt. Diese Differenzmesssignale lassen sich unmittelbar in Konzentrationsmesswerte des zu überwachenden brennbaren Gases (Methan) in Umgebungsluft im Beispielfall umsetzen. Das kann entweder schon in der Steuereinheit 3 erfolgen oder erst in der Anzeigeeinheit 6.In this way, the operation of the gas meter can be continued immediately, even if the catalytic sensor 1 and / or the thermal conductivity sensor 2 worn or inoperable. Because the sensor head 11 provides a complete package that provides output corrected temperature and humidity corrected differential measurement signals. These differential measuring signals can be converted directly into concentration measured values of the combustible gas (methane) to be monitored in ambient air in the example case. That can either already in the control unit 3 done or only in the display unit 6 ,

Anhand der einzigen Figur wird deutlich, dass der Wärmetönungssensor 1 einerseits und der Wärmeleitfähigkeitssensor 2 andererseits über eigene Spannungsversorgungen 9 respektive 10 verfügen. Die jeweiligen Spannungsversorgungen 9, 10 greifen jeweils auf einen Operationsverstärker als Gleichspannungsverstärker zurück. Mit Hilfe des Operationsverstärkers wird ein Schalter bzw. Transistor T bei der Spannungsversorgung 9 für den Wärmetönungssensor 1 auf Durchlass geschaltet, sobald von der Steuereinheit 3 über eine Diode D ein entsprechendes Eingangssignal an den Operationsverstärker der Spannungsversorgung 9 angelegt wird. Hierdurch kann die Spannungsversorgung 9 für den Wärmetönungssensor 1 ein- und ausgeschaltet werden, und zwar nach Maßgabe von Signalen der Steuereinheit 3. Dabei schaltet die Steuereinheit 3 den fraglichen Wärmetönungssensor 1 jeweils in Abhängigkeit von mittels des Wärmeleitfähigkeitssensors 2 gemessenen Messsignalen ein und aus.On the basis of the single figure it is clear that the catalytic engine sensor 1 on the one hand and the thermal conductivity sensor 2 on the other hand via its own power supplies 9 respectively 10 feature. The respective power supplies 9 . 10 each fall back on an operational amplifier as a DC amplifier. With the aid of the operational amplifier, a switch or transistor T is at the power supply 9 for the catalytic sensor 1 switched to passage as soon as from the control unit 3 via a diode D, a corresponding input signal to the operational amplifier of the power supply 9 is created. This allows the power supply 9 for the catalytic sensor 1 be turned on and off, in accordance with signals from the control unit 3 , The control unit switches 3 the catalytic engine in question 1 depending on by means of the thermal conductivity sensor 2 measured measurement signals on and off.

Liegt beispielsweise die vom Wärmeleitfähigkeitssensor 2 gemessene Konzentration des brennbaren Gases (Methan) in Umgebungsluft oberhalb von 5 Vol.-%, so wird der fragliche Schalter bzw. Transistor T nicht auf Durchlass geschaltet, ist also gesperrt. Folgerichtig erhält der Wärmetönungssenor 1 keine Versorgungsspannung. Erst unterhalb von in etwa 5 Vol.-% Konzentrationsgehalt des brennbaren Gases (Methan) wird der Wärmetönungssensor 1 zusätzlich zu dem Wärmeleitfähigkeitssensor 2 betrieben.For example, is the heat conductivity sensor 2 measured concentration of combustible gas (methane) in ambient air above 5 vol .-%, so the switch in question or transistor T is not switched to passage, so it is locked. Consequently, the catalytic converter receives heat 1 no supply voltage. Only below about 5 vol .-% concentration of the combustible gas (methane) is the catalytic sensor 1 in addition to the thermal conductivity sensor 2 operated.

Claims (10)

Verfahren zum Betrieb eines Gasmessgerätes für die Messung und/oder Überwachung der Konzentration von Gasen, insbesondere von brennbaren Gasen, wie beispielsweise Methan in Umgebungsluft, mit einem Wärmetönungssensor (1) und einem Wärmeleitfähigkeitssensor (2), und mit wenigstens einem Korrektursensor (4, 5) wonach Messsignale der Sensoren (1, 2, 4, 5) in einer Steuereinheit (3) verarbeitet werden, dadurch gekennzeichnet, dass jeweilige Differenzmesssignale des Wärmetönungssensors (1) und des Wärmeleitfähigkeitssensors (2) mit Hilfe von zum jeweiligen Korrekturwert abgespeicherten Differenzkalibriermesswerte korrigiert werden.Method for operating a gas measuring device for measuring and / or monitoring the concentration of gases, in particular combustible gases, such as methane in ambient air, with a catalytic converter ( 1 ) and a thermal conductivity sensor ( 2 ), and with at least one correction sensor ( 4 . 5 ) according to which measuring signals of the sensors ( 1 . 2 . 4 . 5 ) in a control unit ( 3 ) are processed, characterized in that respective differential measurement signals of the catalytic engine ( 1 ) and the thermal conductivity sensor ( 2 ) can be corrected with the aid of differential calibration measured values stored for the respective correction value. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Spannungsversorgung (9) für den Wärmetönungssensor (1) von der Steuereinheit (3) nach Maßgabe von mittels des Wärmeleitfähigkeitssensors (2) gemessenen Messsignalen ein- und ausgeschaltet wird.Method according to claim 1, characterized in that a power supply ( 9 ) for the catalytic sensor ( 1 ) from the control unit ( 3 ) in accordance with by means of the thermal conductivity sensor ( 2 ) measured measuring signals on and off. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Wärmetönungssensor (1) ein Schalter (T) zugeordnet ist, welcher von der Steuereinheit (3) beaufschlagt wird und die Spannungsversorgung (9) an den fraglichen Sensor (1) anlegt oder von diesem trennt.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the catalytic converter ( 1 ) a switch (T) is assigned, which of the control unit ( 3 ) and the power supply ( 9 ) to the sensor in question ( 1 ) or separates from it. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Messsignale der Sensoren (1, 2, 4, 5) als Spannungsabfälle, Widerstandsänderungen etc. vorliegen, gegebenenfalls verstärkt und in der Steuereinheit (3) verarbeitet werden.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the respective measurement signals of the sensors ( 1 . 2 . 4 . 5 ) as voltage drops, resistance changes, etc., given if amplified and in the control unit ( 3 ) are processed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenzkalibriermesssignale vor der eigentlichen Messung mit Hilfe einer Kalibriereinrichtung ermittelt und in einen Speicher (7) eingeschrieben werden.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the Differenzkalibriermesssignale determined before the actual measurement by means of a calibration device and in a memory ( 7 ). Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher (7) als löschbarer und programmierbarer Speicher, z. B. EEPROM, ausgebildet ist.Method according to claim 5, characterized in that the memory ( 7 ) as erasable and programmable memory, eg. B. EEPROM, is formed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Korrektursensor (4, 5) als Temperatursensor (4) und/oder Feuchtesensor (5) ausgebildet ist.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the at least one correction sensor ( 4 . 5 ) as a temperature sensor ( 4 ) and / or humidity sensor ( 5 ) is trained. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenzkalibriermesswerte sowohl eine Temperatur- als auch eine Feuchteabweichung der Messwerte des Wärmetönungssensors (1) und des Wärmeleitfähigkeitssensors (2) ausgleichen.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the Differenzkalibriermesswerte both a temperature and a moisture deviation of the measured values of the catalytic engine sensor ( 1 ) and the thermal conductivity sensor ( 2 ). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Sensoren (1, 2, 4, 5) zusammen mit der Steuereinheit (3) und dem Speicher (7) in einem austauschbaren Sensorkopf (11) angeordnet werden.Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that all sensors ( 1 . 2 . 4 . 5 ) together with the control unit ( 3 ) and the memory ( 7 ) in a replaceable sensor head ( 11 ) to be ordered. Gasmessgerät zur Messung und/oder der Überwachung der Konzentration von Gasen, insbesondere von brennbaren Gasen wie beispielsweise Methan in Umgebungsluft, vorzugsweise zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, mit einem Wärmetönungssensor (1), einem Wärmeleitfähigkeitssensor (2), und mit wenigstens einem Korrektursensor (4, 5), wobei Messsignale der Sensoren (1, 2, 4, 5) in einer Steuereinheit (3) verarbeitet werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (3) eine Korrektureinheit (3') aufweist, mit deren Hilfe jeweilige Differenzmesssignale des Wärmetönungssensors (1) und den Wärmeleitfähigkeitssensors (2) unter Berücksichtigung von zum jeweiligen Korrekturwert abgespeicherten Differenzkalibriersignalen korrigiert werden.Gas meter for measuring and / or monitoring the concentration of gases, in particular of combustible gases such as methane in ambient air, preferably for carrying out the method according to one of claims 1 to 9, with a catalytic sensor ( 1 ), a thermal conductivity sensor ( 2 ), and with at least one correction sensor ( 4 . 5 ), whereby measuring signals of the sensors ( 1 . 2 . 4 . 5 ) in a control unit ( 3 ), characterized in that the control unit ( 3 ) a correction unit ( 3 ' ), with the aid of which respective differential measurement signals of the catalytic engine sensor ( 1 ) and the thermal conductivity sensor ( 2 ) are corrected taking into account difference calibration signals stored for the respective correction value.
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