DE102007052689A1 - Sensor system for influencing ventilation system of e.g. vehicle, has measuring and controlling device producing signal for influencing ventilation system during deviations of output signals of low pass and high pass-frequency filters - Google Patents
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Abstract
Description
Technisches Gebiet:Technical area:
Die Erfindung betrifft ein Sensorsystem zum Zwecke der Beeinflussung von Lüftungsanlagen aller Art, bestehend aus wenigstens einem Sensor, vorzugsweise beheizbaren Metalloxid-Sensor, zur Detektion oxidierbarer und/oder reduzierbarer Gase oder Dämpfe, dessen/deren Ausgangssignal/e die Luftqualität repräsentierten, einer elektronischen Mess- und Steuerungseinrichtung zur Messung und Auswertung der gasabhängigen Signale des Sensors sowie zur Beeinflussung der Lüftungsanlage, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ebenso betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Zwecke der Beeinflussung von Lüftungsanlagen aller Art mittels eines Sensorsystems, bestehend aus wenigstens einem Sensor, vorzugsweise beheizbaren Metalloxid-Sensor, der oxidierbare und/oder reduzierbare Gase oder Dämpfe detektiert, dessen/deren Ausgangssignal/e die Luftqualität repräsentierten, sowie unter Verwendung einer elektronischen Mess- und Steuerungseinrichtung, welche die gasabhängigen Signale des Sensors zur Beeinflussung der Lüftungsanlage misst und auswertet, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7.The The invention relates to a sensor system for the purpose of influencing of ventilation systems of all kinds, consisting of at least a sensor, preferably heatable metal oxide sensor, for detection oxidizable and / or reducible gases or vapors whose / their Output signal / e representing air quality, an electronic measuring and control device for measurement and evaluation of the gas-dependent signals of the sensor as well for influencing the ventilation system, according to the The preamble of claim 1. Likewise, the invention relates to a method for the purpose of influencing ventilation systems of all Type by means of a sensor system consisting of at least one Sensor, preferably heatable metal oxide sensor, the oxidizable and / or reducible gases or vapors detected, the / Output signal / e representing air quality, and using an electronic measuring and control device, which the gas-dependent signals of the sensor for influencing the ventilation system measures and evaluates according to the Preamble of claim 7.
Stand der Technik:State of the art:
Die Luftqualität wird gemäß dem Stand der Technik mit Metalloxid-Halbleiter-Gassensoren (MOX-S) gemessen. Dabei wird allgemein der Umstand ausgenutzt, dass Gase den elektrischen Widerstand in Ohm der halbleitenden Metalloxid-Wirkschicht verändern. Der Widerstand des Gas-Sensors folgt der Gaskonzentration auf einer stark gekrümmten Kennlinie, wobei oxidierbare Gase (VOC, TVOC) den Sensorwiderstand vermindern und reduzierbare Gase (Ozon, Stickoxide) den Sensorwiderstand erhöhen.The Air quality is in accordance with the prior art measured with metal oxide semiconductor gas sensors (MOX-S). It will in general, the fact that gases use the electrical resistance in ohms of the semiconducting metal oxide active layer. The resistance of the gas sensor follows the gas concentration on one strongly curved characteristic, oxidizable gases (VOC, TVOC) reduce the sensor resistance and reducible gases (ozone, Nitrogen oxides) increase the sensor resistance.
Die Unterbrechung der Luftzufuhr und die Umschaltung auf Umluftbetrieb ist dem Stande der Technik nach nicht an einen bestimmten, absoluten Luftqualitätswert gekoppelt. Vielmehr wird die Luftzufuhr in Abhängigkeit von der Außenluftqualität dann gestoppt, wenn entweder ein die Gesundheit gefährdender absoluter Gas pegel gemessen wird oder eine im Vergleich zur Durchschnittsqualität der Luft plötzlich und relativ schnell auftretende Verschlechterung der Luftqualität eintritt.The Interruption of air supply and switching to recirculation mode According to the state of the art, it does not correspond to a specific, absolute air quality value coupled. Rather, the air supply is dependent from the outside air quality then stopped when either a health-threatening absolute gas level measured or one compared to the average quality the sudden and relatively rapid deterioration of the air Air quality occurs.
In
der
Es sind Systeme bekannt, bei denen das durch die Widerstandsänderung des Sensors gewonnene Signal über einen bestimmten Zeitraum gemittelt und mit dem aktuell gemessenen Signal verglichen wird. Langsame Änderungen der Luftqualität gehen in den Mittelwert ein. Im Vergleich zur Mittelwertbildung schnelle Änderungen der Luftqualität erzeugen ein die Lüftung umschaltendes Signal.It Systems are known in which by the resistance change the signal obtained over a period of time averaged and compared with the currently measured signal. Slow changes in air quality go into the mean value. Fast changes compared to averaging the air quality generate a ventilation switching Signal.
Sowohl
der Gegenstand der
Aus
der
Des Weiteren ist ein System bekannt, das mit einem einzigen Sensor arbeitet. Die Wirkschicht des Sensorelementes ist so ausgelegt, dass es sowohl bei Anwesenheit von Benzinabgasen als auch bei Anwesenheit von Dieselabgasen zu typischen Veränderungen des Widerstandes der gasempfindlichen Wirkschicht des Gassensors kommt. Typisch vermindert sich der Sensorwiderstand bei Anwesenheit oxidierbarer Gase (Benzinabgase) und erhöht sich bei Anwesenheit reduzierbarer Gase (Dieselabgase). Die durch die Widerstandsänderung des Gassensors erzeugten Sensorsignale werden mit einer geeigneten Methode ausgewertet. Kommt es zu einer schnellen Signaländerung – unabhängig von der Richtung der Signaländerung – wird ein Schaltsignal erzeugt.Of Furthermore, a system is known that works with a single sensor. The active layer of the sensor element is designed so that it both in the presence of gasoline exhaust gases as well as in the presence of diesel exhaust gases to typical changes in the resistance of the gas-sensitive Active layer of the gas sensor comes. Typically, the sensor resistance decreases in the presence of oxidizable gases (gasoline exhaust gases) and increases in the presence of reducible gases (diesel exhaust gases). The by the Resistance change of the gas sensor generated sensor signals are evaluated with a suitable method. Does it come to one fast signal change - independent from the direction of the signal change - becomes Switching signal generated.
Ein
systematischer Nachteil dieses Standes der Technik ist, dass die
Kennlinie des Widerstandsverlaufes eines Gassensors als Funktion
der Gaskonzentration extrem unlinear (siehe
Bekannte Sensorsysteme zur Beeinflussung von Lüftungsanlagen messen nicht permanent vorhandene Gaspegel, sondern reagieren bevorzugt auf schnelle Änderungen der Gaskonzentration bzw. der Luftqualität. Wird z. B. ein Fahrzeug in einer durch Abgase stark belasteten Tiefgarage gestartet, haben bekannte Systeme Schwierigkeiten, diesen Umstand zu erkennen.Known Measure sensor systems for influencing ventilation systems non-permanent gas levels, but react preferentially on rapid changes in gas concentration or air quality. If z. B. a vehicle in a highly polluted by exhaust gas parking garage started, known systems have difficulties, this circumstance detect.
Es kann nicht ausgeschlossen werden, dass Außenluft in das Fahrzeug gelangt. In anderen Situationen (z. B. Verkehrsstau in einem Tunnel oder Durchfahrt durch einen sehr langen Tunnel) kann der Widerstand des/der Halbleitersensor(en) im Sättigungsbereich sein, so dass Änderungsbeträge nicht mehr stattfinden. Nachteilig kann eine Fehlfunktion des Systems nicht sicher ausgeschlossen werden.It can not be excluded that outside air in the Vehicle arrives. In other situations (eg traffic jam in a tunnel or passage through a very long tunnel) the resistance of the semiconductor sensor (s) in the saturation region be so that change amounts no longer take place. Disadvantageously, a malfunction of the system can not be safely ruled out become.
Bekannte Systeme geben des Weiteren keine Auskunft darüber, wie sich die vorgefundenen, die Luftqualität beeinflussenden Gasgemische zusammensetzen. Vielmehr wird durch MOX-S ein gewichtetes Summensignal gewonnen. Dabei verändert sich der Widerstand des Sensors mehr oder weniger ausgeprägt in Abhängigkeit von der chemischen Affinität des Gases zum Gassensor. Sind mehrere Gase vorhanden, was bei Verkehrsabgasen und bei Innenluft mit verringerter Qualität stets der Fall ist, summieren sich die Einflüsse der Einzelgase zu einem Summensignal, welches keine weiteren Rückschlüsse zulässt.Known Furthermore, systems do not provide information about how the found ones influencing the air quality Compose gas mixtures. Rather, by MOX-S is a weighted Sum signal won. This changes the resistance of the sensor more or less pronounced in dependence from the chemical affinity of the gas to the gas sensor. are Several gases are present, resulting in traffic exhausts and indoor air with reduced quality always the case, sum up the influences of the individual gases become a sum signal, which allows no further conclusions.
In
der
Zweck der Erfindung:Purpose of the invention:
An ein Sensorsystem zum Zwecke der Beeinflussung von Lüftungsanlagen wird im Allgemeinen die Forderung gestellt, dass das System auf eine schnelle Erhöhung auch kleiner Gaskonzentrationen bzw. -mengen reagieren soll. Ebenso soll das System angemessen reagieren, wenn langfristig höhere Gaskonzentrationen bzw. -mengen die Luftqualität verschlechtern.At a sensor system for the purpose of influencing ventilation systems In general, the requirement is made that the system up a rapid increase even of small gas concentrations or quantities should react. Likewise, the system should respond appropriately, if in the long term higher gas concentrations or quantities deteriorate the air quality.
Technische Aufgabe:Technical task:
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Lüftung von Gebäuden, Räumen oder von Fahrzeugen aller Art aufgrund der aktuell gemessenen Luftqualität vorteilhaft zu beeinflussen im Sinne einer situativ beeinflussten Lüftung, wobei sowohl die Außenluft als auch die Innenluft als Einflussgröße nutzbar sein sollen.Of the Invention is based on the object, the ventilation of buildings, Rooms or vehicles of all kinds due to the current in the measured air quality Meaning of a situational influenced ventilation, both the outside air as well as the inside air as influencing variable should be usable.
Offenbarung der Erfindung und deren Vorteile:Disclosure of the invention and its advantages:
Bei einem Sensorsystem der eingangs genannten Gattung besteht die Lösung der Aufgabe darin, dass das Sensorsystem sowohl einen Hochpass-Frequenzfilter als auch einen Tiefpass-Frequenzfilter aufweist, über welche das vom Sensor gelieferte Sensorsignal jeweils leitbar ist, wobei die Ausgangssignale sowohl des Hochpass-Frequenzfilters als auch des Tiefpass-Frequenzfilters auf die elektronische Mess- und Steuerungseinrichtung aufgebbar und dort miteinander vergleichbar sind, wobei bei Abweichungen der beiden Ausgangssignale voneinander die elektronische Mess- und Steuerungseinrichtung der Lüftungsanlage ein Signal auslöst, welches die Lüftungsanlage zu beeinflussen imstande ist.at a sensor system of the type mentioned is the solution the task is that the sensor system both a high-pass frequency filter and a low-pass frequency filter over which the sensor signal supplied by the sensor is in each case conductive, wherein the output signals of both the high-pass frequency filter and the low-pass frequency filter on the electronic measuring and control device and comparable there, with deviations the two output signals from each other the electronic measuring and Control device of the ventilation system triggers a signal, which is capable of influencing the ventilation system.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die vom Sensor gelieferten Signale so auswertbar, dass die gemessenen besten Luftqualitäten und die gemessenen schlechtesten Luftqualitäten elektronisch ermittelbar sind, wobei die Messwerte der Luftqualitäten über einen bestimmten, längeren Zeitraum heranziehbar sind und wobei sich diese Eckwerte durch gewichtete Berücksichtigung neuer Messwerte aktualisieren.In a further advantageous embodiment of the invention are the The signals supplied by the sensor can be evaluated so that the measured best air qualities and the worst measured Air qualities can be determined electronically, with the measured values the air qualities over a certain, longer Period and where these benchmarks are weighted Update consideration of new metrics.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die elektronische Mess- und Steuerungseinrichtung der Lüftungsanlage imstande, aus den Signalen oder Werten der gemessenen besten Luftqualitäten und der gemessenen schlechtesten Luftqualitäten die Differenz zu bilden, wobei die Differenz zwischen dem jeweiligen Wert für die beste und die schlechteste Luftqualität in eine Vielzahl von Stufen unterteilbar ist, und das aktuelle Signal des Messwertwandlers oder der Sensorsignalquelle direkt der Mess- und Steuerungseinrichtung zugeführt ist, wobei ein die Lüftungsanlage beeinflussendes Schaltsignal dann durch die Mess- und Steuerungseinrichtung auslösbar ist, wenn die aktuell gemessene Luftqualität, repräsentiert durch das aktuelle Signal des Messwertwandlers oder der Sensorsignalquelle, schlechter als ein vorgegebener Wert oder ein außerhalb der vorgenannten Eckwerte "beste Luftqualität" und "schlechteste Luftqualität" befindlicher Wert ist.In a further advantageous embodiment of the invention, the electronic measuring and control device of the ventilation system is capable of form the difference between the signals or values of the measured best air qualities and the measured worst air qualities, wherein the difference between the respective value for the best and the worst air quality is subdivided into a plurality of stages, and the actual signal of the transducer or the sensor signal source directly the measuring and control device is supplied, wherein a switching system influencing the ventilation system is then triggered by the measuring and control device, if the currently measured air quality, represented by the current signal of the transducer or the sensor signal source, worse than a predetermined value or outside above mentioned values of "best air quality" and "worst air quality".
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die nach Anspruch 1 erzeugten Ausgangssignale des Hochpass-Frequenzfilters sowie des Tiefpass-Frequenzfilters mit den Signalen der gemessenen besten Luftqualitäten und der gemessenen schlechtesten Luftqualitäten gemäß Anspruch 2 in einer ODER-Verknüpfung so miteinander verknüpfbar sind, dass die elektronische Mess- und Steuerungseinrichtung ein die Lüftungsanlage beeinflussendes neues Signal dann auszulösen imstande ist, wenn eines der Eingangssignale vorhanden ist.In Another advantageous embodiment of the invention are after Claim 1 generated output signals of the high-pass frequency filter and the low-pass frequency filter with the signals of the measured best air qualities and measured worst Air qualities according to claim 2 in one OR link can be linked to one another in this way, that the electronic measuring and control device a the ventilation system influencing new signal then is able to trigger if one of the input signals is present.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung stellt das Sensorsystem die Qualität der Innenluft fest und ist imstande, die Lüftungsanlage in dem Sinne zu beeinflussen, dass die zur Lüftung eingesetzte Luftmenge sich erhöht, wenn die Luftqualität gemäß den Kriterien nach einem der vorstehenden Ansprüche schlecht ist.In Another advantageous embodiment of the invention provides the sensor system the quality of the indoor air firm and is capable of the ventilation system in the sense that the ventilation used Air quantity increases when the air quality in accordance with Criteria according to one of the preceding claims bad is.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung stellt das Sensorsystem die Qualität der Außenluft fest und ist imstande, die Lüftungsanlage in dem Sinne zu beeinflussen, dass die zur Lüftung eingesetzte Luftmenge sich vermindert oder anhaltbar ist bzw. gestoppt wird, wenn die Luftqualität gemäß den Kriterien nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 4 schlecht ist.In Another advantageous embodiment of the invention provides the sensor system the quality of the outside air and is able to to influence the ventilation system in the sense that the for ventilation used air volume decreases or is persistent or stopped when the air quality according to the criteria of any of the preceding Claims 1 to 4 is bad.
Verfahrensmäßig besteht die Lösung der Aufgabe darin, dass sowohl einen Hochpass-Frequenzfilter als auch einen Tiefpass-Frequenzfilter verwendet werden, über welche das vom Sensor (S) gelieferte Sensorsignal jeweils geleitet wird, wobei die Ausgangssignale sowohl des Hochpass-Frequenzfilters als auch des Tiefpass-Frequenzfilters auf die elektronische Mess- und Steuerungseinrichtung aufgegeben und dort miteinander verglichen werden, wobei bei Abweichungen der beiden Ausgangssignale voneinander die elektronische Mess- und Steuerungseinrichtung der Lüftungsanlage ein Signal auslöst, welches die Lüftungsanlage beeinflusst.Procedurally, The solution to the problem is that both a High-pass frequency filter as well as a low-pass frequency filter used via which the sensor signal (S) supplied by the sensor is passed, wherein the output signals of both the high-pass frequency filter as well as the low-pass frequency filter on the electronic measuring and control device abandoned and compared there, wherein in case of deviations of the two output signals from each other the electronic measuring and control device of the ventilation system a signal triggers the ventilation system affected.
Erfindungsgemäß wird somit in folgender Weise vorgegangen: Messung der Luftqualität in Innenräumen oder innerhalb von Fahrzeugen:
- • Wird die gemessene Luftqualität schlechter als ein vorgegebenes Normal, wird die zur Lüftung eingesetzte Luftmenge erhöht.
- • Wird die gemessene Luftqualität besser als ein vorgegebenes Normal, wird die zur Lüftung eingesetzte Luftmenge vermindert oder ausgesetzt.
- • If the measured air quality is worse than a specified normal, the air volume used for ventilation is increased.
- • If the measured air quality is better than a specified normal, the air volume used for ventilation is reduced or suspended.
Messung der Luftqualität von Außenluft, welche zur Lüftung in Räume oder Kabinen eingeleitet wird:
- • Wird die Außenluft schlechter als ein vorgegebener Wert, wird die Luftzufuhr unterbrochen und das Lüftungssystem wird z. B. auf Umluftbetrieb geschaltet.
- • Ist die Qualität der Außenluft wieder akzeptabel geworden, wird von Umluftbetrieb auf Normalbetrieb umgeschaltet.
- • If the outside air is worse than a preset value, the air supply is interrupted and the ventilation system is z. B. switched to recirculation mode.
- • If the quality of the outside air has become acceptable again, the air recirculation mode switches to normal operation.
Dabei
können in Ausführung der Erfindung die Gegenstände
der Erfindungen
Bei höheren Anforderungen kann das Sensorsystem mehrere Sensor-Elemente aufweisen. Dabei liefern die Sensorelemente jeweils spezifische Signale, welche nach unterschiedlichen Methoden erzeugt werden und welche nach unterschiedlichen Verfahren weiterverarbeitet werden können.at Higher requirements, the sensor system can have multiple sensor elements exhibit. The sensor elements each deliver specific Signals which are generated by different methods and which are further processed by different methods can.
Der Gegenstand der Erfindung weist grundsätzlich den Vorteil auf, dass mit ihm die Lüftung von Gebäuden, Räumen oder von Fahrzeugen aller Art aufgrund der aktuell gemessenen Luftqualität vorteilhaft beeinflusst werden kann und zwar im Sinne einer situativ beeinflussten Lüftung. Dabei kann in vorteilhafter Weise sowohl die Außenluft als auch die Innenluft als Einflussgröße genutzt werden.Of the The invention basically has the advantage on that with him the ventilation of buildings, rooms or of all types of vehicles due to the currently measured air quality can be favorably influenced in the sense of a situational influenced ventilation. It can be done in an advantageous manner both the outside air and the inside air as an influence be used.
Kurzbezeichnung der Zeichnung, in der zeigen:Short name of the drawing, in the demonstrate:
Bevorzugte Lösung der Aufgabenstellung "Sensorgesteuerte Beeinflussung von Lüftungsanlagen":preferred Solving the problem "Sensor-controlled influencing of ventilation systems ":
a) System mit einem einzigen Sensor-Element
gemäß der
Das Sensorsystem besteht aus einem Sensor S, wobei bevorzugt ein MOX-Sensor-Element eingesetzt wird, welches sowohl auf oxidierbare als auch reduzierbare Gase oder Dämpfe mit einer Veränderung der Elektronenmenge/Ladungsmenge in der Wirkschicht des Sensors reagiert. Die gasabhängige Ladung der Wirkschicht des Sensors wird mit einer geeigneten Schaltung gemessen, die als Messwertwandler bezeichnet ist. Dessen Ausgangssignal wird im Nachfolgenden als "Signal" bezeichnet.The Sensor system consists of a sensor S, wherein preferably a MOX sensor element used which is based on both oxidizable and reducible gases or vapors with a change in the amount of electrons / charge reacts in the active layer of the sensor. The gas-dependent Charge the active layer of the sensor with a suitable circuit measured, which is referred to as a transducer. Its output signal is hereinafter referred to as "signal".
Die Sensorsignale des Messwertwandlers werden zwecks Gewinnung eines Schaltsignals über zwei getrennte Wege vorverarbeitet:
- • Frequenzfilter einer Frequenz zwischen vorzugsweise cirka 0,0001–0,001 Hz oder einem Tiefpassfrequenzfilter der gleichen Grenzfrequenz = Tiefpass
- • Frequenzhochpass bzw. Differenzierer einer Grenzfrequenz von vorzugsweise cirka 0,1–10 Hz = Hochpass.
- • Frequency filter of a frequency between preferably about 0.0001-0.001 Hz or a low pass frequency filter of the same cutoff frequency = low pass
- • Frequency high pass or differentiator of a cutoff frequency of preferably approximately 0.1-10 Hz = high pass.
Sowohl das Ausgangssignal des Hochpasses als auch das Ausgangssignal des Tiefpasses werden auf eine elektronische Mess- und Steuerungseinrichtung aufgegeben, vorzugsweise ein Mikrocontroller, welche Mess- und Steuerungseinrichtung beide gelieferten Signalverläufe vergleicht.Either the output of the high pass as well as the output of the Low-pass filters are used on an electronic measuring and control device abandoned, preferably a microcontroller, which measuring and control device compare both supplied waveforms.
Wenn bei diesem Vergleich der beiden Ausgangssignale das vom Hochpass gelieferte Ausgangssignal um einen bestimmten, vorgebbaren Wert von dem vom Tiefpass gelieferten Ausgangssignal abweicht, erzeugt die Mess- und Steuerungseinrichtung ein Schaltsignal erzeugt, weil sich eben die vom Sensor erkannte Gaskonzentration bzw. die Luftqualität signifikant verändert hat. Das Schaltsignal kann beispielsweise auf einen Aktor aufgegeben werden, der in der Lüftungsanlage zum Beispiel eine mechanische Verstellung eines Lüftungsgliedes, wie Lüftungsklappen, vornimmt.If in this comparison of the two output signals that of the high pass supplied output signal by a certain, specifiable value deviates from the output signal supplied by the low pass generated the measuring and control device generates a switching signal because It is precisely the gas concentration or air quality detected by the sensor has changed significantly. The switching signal can, for example be placed on an actuator in the ventilation system for example, a mechanical adjustment of a ventilation member, like ventilation flaps, performs.
Das vorgenannte Verfahren berücksichtigt dynamische, also sich stetig verändernde Sensorsignale. Statische Sensorsignale oder solche Sensorsignale, die sich nur langsam ändern, können mit dem genannten Verfahren nicht direkt bzw. nicht ohne weiteres zur Beeinflussung von Lüftungseinrichtungen herangezogen werden.The The aforementioned method takes into account dynamic, ie itself constantly changing sensor signals. Static sensor signals or those sensor signals that change only slowly, can not directly or not with the above method readily used to influence ventilation equipment become.
Deshalb
wird des Weiteren erfindungsgemäß gemäß der
Die gemessenen Signale schwanken stets zwischen einem Wert, welcher die beste Luftqualität repräsentiert und einem zweiten Wert, welcher die schlechteste Luftqualität repräsentiert. Es wird somit in wenigstens einer elektronischen Schaltung sowohl derjenige Wert, welcher die beste Luftqualität repräsentiert, als auch derjenige Wert, welcher die schlechteste Luftqualität repräsentiert, in dynamischer Weise gespeichert. Diese Speicherung der genannten Best- und Schlechtwerte kann natürlich auch mittels der elektronischen Mess- und Steuerungseinrichtung zur Messung und Auswertung der gasabhängigen Signale des Sensors sowie zur Beeinflussung der Lüftungsanlage erfolgen. Die Mess- und Steuerungseinrichtung bzw. deren Mikrocontroller speichert den jeweils gemessenen besten und schlechtesten Wert, wobei laufend neu einlaufende Signalwerte berücksichtigt werden, so dass ein für einen bestimmten Zeitraum, z. B. für 1 h oder 10 h oder 100 h oder 1.000 h oder 10.00 h, ein repräsentativer Minimum- und Maximumwert festgestellt wird. Gleichzeitig wird das aktuelle Signal des Messwertwandlers oder der Sensorsignalquelle der elektronischen Mess- und Steuerungseinrichtung zugeführt.The measured signals always fluctuate between a value which represents the best air quality and one second value representing the worst air quality. It is thus in at least one electronic circuit, both the one Value representing the best air quality, as well as the value which gives the worst air quality represented, stored in a dynamic way. These Saving the mentioned best and bad values can of course also by means of the electronic measuring and control device for measurement and evaluation of the gas-dependent signals of the sensor as well to influence the ventilation system. The measuring and Control device or its microcontroller stores each measured best and worst value, with constantly incoming signal values be considered, so one for a given Period, for. For 1 h or 10 h or 100 h or 1,000 h or 10.00 h, a representative minimum and maximum value is detected. At the same time the current signal of the transducer is displayed or the sensor signal source of the electronic measuring and control device fed.
Der
Betrag zwischen dem Minimum- und Maximumwert wird in eine Vielzahl
von Stufen unterteilt, was in
- Beste Luftqualität = 0
- Schlechteste Luftqualität = 100
- Best air quality = 0
- Worst air quality = 100
Immer dann, wenn das aktuelle Signal des Messwertwandlers oder der Sensorsignalquelle innerhalb der elektronischen Mess- und Steuerungseinrichtung eine beliebig festgelegte Schwelle zwischen dem langfristig nachgeführten und gespeicherten Minimum- und Maximumwert unter- oder überschreitet, erzeugt die Mess- und Steuerungseinrichtung ein Schaltsignal, welches die Lüftungsanlage beeinflusst. Zum Beispiel wird das Schaltsignal auf einen Aktor aufgegeben, der in der Lüftungsanlage zum Beispiel eine mechanische Verstellung eines Lüftungsgliedes, wie Lüftungsklappen, vornimmt. Der absolute Wert der gemessenen Gaskonzentration wird gespeichert.Whenever the current signal of the transducer or the sensor signal source within the electronic measuring and control device falls below or exceeds an arbitrarily defined threshold between the long-term tracked and stored minimum and maximum values, the measuring and control device generates a switching signal which the ventilation system affected. For example, the switching signal is applied to an actuator, which in the ventilation system, for example, a mechanical adjustment of a Ventilation member, such as ventilation flaps, makes. The absolute value of the measured gas concentration is stored.
Die beschriebene Absolutwertmessung der Luftqualität wird kontinuierlich fortgesetzt. Wenn sich die Luftqualität der Außenluft um einen frei festgelegten Betrag verbessert hat und als unbedenklich gelten kann, wird die Luftzufuhr freigegeben.The described absolute value measurement of air quality is continuous continued. If the air quality of the outside air has improved by a freely specified amount and considered harmless can apply, the air supply is released.
Wenn sich hingegen zum Beispiel Ammoniak in der Außenluft befindet und dies vom System festgestellt wurde, wird die Luftzufuhr erst freigegeben, wenn keine Hinweise auf die Anwesenheit von Ammoniak mehr bestehen.If On the other hand, for example, ammonia is in the outside air and this has been determined by the system, the air supply is only released if no evidence of the presence of ammonia exist more.
Zusätzlich wird vorgeschlagen, zusätzlich eine frei definierte Zeit mit der Freigabe zu warten, weil Ammoniak für Menschen auch in geringen Konzentrationen äußerst unangenehm ist und weil sich mit Ammoniak angereicherte Luft im Luftzugang befinden könnte (Belästigung).additionally It is proposed, in addition, a freely defined time to wait with the release because ammonia for humans even in low concentrations extremely unpleasant is and because ammonia-enriched air is in the air could be (harassment).
Das System kann des Weiteren auch auf die Detektion von Reizgasen, wie CN oder CS, ausgerichtet werden und erkennt frühzeitig, wenn sich Reizgase in der Außenluft befinden. Das gleiche gilt für Anästhesiegase oder andere hochtoxische Substanzen. In diesem Fall bleibt die Zuluft dauerhaft gesperrt. Die Lüftung wird nach der Feststellung einer Gefahrenlage erst dann wieder freigeschaltet, wenn das Sensorsystem keinerlei Gase in der Luft mehr feststellen kann.The System can also be applied to the detection of irritating gases, such as CN or CS, be aligned and recognize early, when irritating gases are in the outside air. The same applies to anesthetic gases or other highly toxic Substances. In this case, the supply air remains permanently locked. The ventilation will be after detecting a dangerous situation only released again when the sensor system no Gases in the air can determine more.
Alternativ kann das Lüftungssystem so ausgelegt sein, dass die Freigabe durch Personal zu erfolgen hat, nachdem dieses die Lage als sicher beurteilt hat. Dies mag in Anwendungen mit erhöhten Sicherheitsanforderungen angemessen sein.alternative the ventilation system can be designed so that the release by staff has to do after this the situation as safe has judged. This may be the case in applications with increased security requirements be appropriate.
Bestimmt das Sensorsystem die Qualität von Innenluft, kann die zugeführte Luftmenge dann erhöht werden, wenn die Luftqualität im Innenraum sich verschlechtert. Zum Beispiel kann ein Ventilator automatisch ein- oder ausgeschaltet werden oder der Luftdurchsatz kann automatisch abgesenkt oder erhöht werden.Certainly the sensor system the quality of indoor air, can be supplied Air quantity can then be increased if the air quality in the interior deteriorates. For example, a fan automatically switched on or off or the air flow can be automatically lowered or raised.
Die Erfindung stellt sicher, dass sich bei plötzlichem Auftreten von Gasen oder Dämpfen (z. B. in der Luft von Küchen, Küchenabzugshauben, Toiletten oder in sonstigen privat, gewerblich oder industriell genutzten Räumen oder Kabinen von Fahrzeugen aller Art) sehr schnell die Lüftung sinnvoll beeinflusst wird, um unangemessenen und unangenehmen Gas- oder Dampfkonzentrationen in den Innenräumen vorzubeugen. Gleichzeitig stellt die Erfindung sicher, dass bei schleichenden, sehr langsamen Veränderungen die Lüftung zuverlässig aktiviert wird, wenn die Luftqualität eine festgelegte Größe unterschreitet.The Invention ensures that occurs in case of sudden onset of gases or vapors (eg in the air of kitchens, Kitchen hoods, toilets or in other private, commercially or industrially used rooms or cabins of vehicles of all kinds) the ventilation makes sense very quickly is influenced by inappropriate and unpleasant gas or vapor concentrations to prevent in the interiors. At the same time, the Invention sure that with creeping, very slow changes the ventilation is reliably activated when the Air quality falls below a specified size.
Vorteilhaft ist stets, dass sich das Sensorsystem automatisch auf die jeweils vorherrschende Situation einstellt und keinerlei Kalibrierung oder Einstellung bei sich ändernder Luftgüte bedarf.Advantageous is always that the sensor system automatically on each prevailing situation and no calibration or Adjustment with changing air quality requires.
Die wesentlichen Elemente dieser Erfindung zum Zwecke der Steuerung von Lüftungssystemen sind:
- • Einsatz von halbleitenden Metalloxid-Sensoren (MOX-S), Sensor S,
- • Erzeugen eines gasabhängigen Sensorsignals durch
Messung der Elektronenmenge bzw. der elektrischen Ladung in der
Wirkschicht des/der Sensorelement/e, mittels eines Messwertwandlers
bzw. einer Sensorsignalquelle (gemäß der
DE-A1 10 2005 009 246.2 PCT/EP2006/001785 - • Schnelle Sperrung der Luftzufuhr dann, wenn sich die Luftqualität der Außenluft in kurzer Zeit um festgelegte Beträge verschlechtert,
- • Schnelle Erhöhung der Luftzufuhr dann, wenn sich die Luftqualität der Innenluft in kurzer Zeit um festgelegte Beträge verschlechtert.
- • Sinnvolle Beeinflussung der Luftzufuhr dann, wenn die Luftqualität auf einer Skala zwischen einer statistisch langfristig ermittelten besten und schlechtesten Luftqualität unter einen festgelegten Luftqualitätswert sinkt,
- • Bei dieser Messung wird die Anwesenheit von Ammoniak festgestellt oder ausgeschlossen,
- • Verwertung der Messdaten zu Steuerungszwecken der Lüftungsanlage oder zum Zwecke der Warnung vor Gefahren.
- • Use of semiconducting metal oxide sensors (MOX-S), sensor S,
- Generating a gas-dependent sensor signal by measuring the quantity of electrons or the electric charge in the active layer of the sensor element (s), by means of a measured value converter or a sensor signal source (according to FIG
DE-A1 10 2005 009 246.2 PCT / EP2006 / 001785 - • Quick shut-off of the air supply when the air quality of the outside air deteriorates in a short time by predetermined amounts,
- • Rapid increase in air supply when the indoor air quality deteriorates by a specified amount in a short time.
- • Sensible effect on air supply when air quality falls below a set air quality value on a scale between a statistically long-term best and worst air quality,
- • In this measurement, the presence of ammonia is detected or excluded,
- • Utilization of the measured data for control purposes of the ventilation system or for the purpose of warning against dangers.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Sensorsystem zum Zwecke der Beeinflussung von Lüftungsanlagen aller Art, bestehend aus
- • Sensor zur Detektion oxidierbarer und/oder reduzierbarer Gase oder Dämpfe, die die Luftqualität repräsentieren, vorzugsweise beheizter Metalloxid-Sensor,
- • elektronische Schaltung zur Messung gasabhängiger Sensorsignale,
- • elektronische Schaltung zur Auswertung der gemessenen Sensorsignale,
- • elektronische Steuerung zur Beeinflussung der Lüftungsanlagen,
- Sensor for detecting oxidizable and / or reducible gases or vapors, which represent the air quality, preferably heated metal oxide sensor,
- Electronic circuit for measuring gas-dependent sensor signals,
- Electronic circuit for evaluating the measured sensor signals,
- • electronic control for influencing the ventilation systems,
Die vom Sensor gelieferten Signale werden so ausgewertet, dass die gemessenen besten Luftqualitäten und die gemessenen schlechtesten Luftqualitäten elektronisch ermittelt werden, wobei Messwerte über einen bestimmten, längeren Zeitraum herangezogen werden und wobei sich diese Eckwerte durch gewichtete Berücksichtigung neuer Messwerte aktualisieren. Die Differenz zwischen dem Wert für die beste und die schlechteste Luftqualität wird in eine Vielzahl von Stufen unterteilt. Ein die Lüftungsanlage beeinflussendes Signal wird dann ausgelöst, wenn die aktuell gemessene Luftqualität schlechter als ein bestimmter und zwischen vorgenannten Eckwerten befindlicher Wert wird.The signals supplied by the sensor are evaluated so that the measured best air quality and the measured worst air quality are determined electronically, taking measurements over a certain, longer period of time and updating these benchmarks by weighting new measurements. The difference between the value for the best and the worst air quality is divided into a plurality of stages. A signal influencing the ventilation system is triggered when the currently measured air quality is worse than a certain value located between the aforementioned basic values.
Die nach Seite 12, Zeilen 1–12, erzeugten Ausgangssignale und die Seite 12, Zeilen 14–22, erzeugten Ausgangssignale werden so miteinander verknüpft, dass ein die Lüftungsanlage beeinflussendes neues Signal dann ausgelöst wird, wenn eines der Eingangssignale vorhanden ist (ODER-Verknüpfung).The to page 12, lines 1-12, generated output signals and page 12, lines 14-22, are generated output signals so interconnected that one the ventilation system influencing new signal is then triggered when one of the input signals is present (OR operation).
Das Sensorsystem stellt die Qualität der Innenluft fest und beeinflusst die Lüftungsanlage in dem Sinne, dass die zur Lüftung eingesetzte Luftmenge erhöht wird, wenn die Luftqualität nach den vorstehenden Kriterien Seite 12, Zeilen 1 bis 27 schlecht ist.The Sensor system determines the quality of indoor air and influences the ventilation system in the sense that the Ventilation used air volume is increased when the air quality according to the above criteria page 12, lines 1 to 27 is bad.
Gleichermaßen stellt das Sensorsystem die Qualität der Außenluft fest und beeinflusst die Lüftungsanlage in dem Sinne, dass die zur Lüftung eingesetzte Luftmenge vermindert oder gestoppt wird, wenn die Luftqualität nach den Kriterien Seite 12, Zeilen 1 bis 27, schlecht ist.equally the sensor system represents the quality of the outside air firmly and affects the ventilation system in the sense that the amount of air used for ventilation is reduced or stopped if the air quality is according to the criteria page 12, Lines 1 to 27, is bad.
Gewerbliche Anwendbarkeit:Industrial Applicability:
Der Gegenstand der Erfindung, sowohl das erfindungsgemäße Sensorsystem als auch das erfindungsgemäße Verfahren, ist zur Beeinflussung von Lüftungsanlagen aller Art vorteilhaft einsetzbar.Of the Subject matter of the invention, both the invention Sensor system and the method according to the invention, is advantageous for influencing ventilation systems of all kinds used.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- - DE 3934532 A1 [0006] - DE 3934532 A1 [0006]
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- - DE 102005009246 A1 [0013, 0025, 0050] - DE 102005009246 A1 [0013, 0025, 0050]
- - EP 2006/001785 [0013, 0025, 0050] - EP 2006/001785 [0013, 0025, 0050]
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