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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Gassensoreinrichtung und eine Gassensoreinrichtung zum Ermitteln von Informationen über eine Luftqualität.
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Stand der Technik
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Herkömmliche Gassensoren können zur Bestimmung einer Luftqualität genutzt werden, beispielsweise von einer Luftqualität innerhalb eines geschlossenen Raumes (IAQ indoor air quality). Solche Gassensoren weisen meist eine sensitive Schicht oder Paste auf, welche ihren elektrischen Widerstand in Abhängigkeit einer Konzentration von chemisch oxidierenden oder reduzierenden Gasen, für die sensitive Schicht, verändern kann. Eine Familie von in Innenräumen häufig anzutreffenden Gasen sind die sogenannte VOCs (Volatile Organic Compounds). Das Sensorsignal, insbesondere ein Widerstandswert des gassensitiven Materials kann über lange Zeiträume (größer als ein Tag) ein instabiles Verhalten zeigen und die Ursache für die Widerstandsänderung über die lange Zeitspanne meist nur schwierig reproduziert oder bestimmt werden, insbesondere wenn der Gassensor über eine lange Zeit (größer als einen Tag) ausgeschaltet bleibt. Dadurch lässt sich meist nur unzureichend erkennen ob die beobachtete Widerstandsänderung durch eine tatsächliche Änderung der Gaskonzentrationen in der Umgebungsluft oder durch intrinsische Sensoreffekte verursacht wurde.
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In der
US 2016/0216227 A1 wird ein Gassensor mit einer Schicht mit Metalloxid beschrieben, welche mit unterschiedlich dauernden Heizpulsen geheizt werden kann.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Betreiben einer Gassensoreinrichtung nach Anspruch 1 und eine Gassensoreinrichtung zum Ermitteln von Informationen über eine Luftqualität nach Anspruch 11.
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Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Vorteile der Erfindung
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Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, eine Gassensoreinrichtung anzugeben, welche in verschiedenen Heizmodi eines elektrischen Widerstands, vorteilhaft dessen gassensitiven Materials, betrieben werden kann, und einen verbesserte Art und höhere Aussagekräftigkeit über den Rückschluss von Widerstandsänderungen auf die äußeren Einflüsse (Gasgehalt) am Widerstand ermöglichen kann, um eine Ursache für die Widerstandsänderung besser bestimmen und genauer identifizieren zu können.
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Erfindungsgemäß erfolgt bei dem Verfahren zum Betreiben einer Gassensoreinrichtung zum Ermitteln von Informationen über eine Luftqualität, ein Bereitstellen einer Gassensoreinrichtung mit mindestens einem gassensitiven elektrischen Sensorwiderstand, mit einem Heizmittel zum kontrollierten Aufheizen des Sensorwiderstands, mit einer Erfassungseinrichtung zum Erfassen des Widerstandswerts des Sensorwiderstands und mit einer Signalverarbeitungseinrichtung für das Sensorsignal; ein Aufheizen des Sensorwiderstands mit dem Heizmittel alternierend in zumindest einem ersten Heizmodus in einer ersten Betriebsphase und zumindest einem zweiten Heizmodus in einer zweiten Betriebsphase, wobei jeder Heizmodus eine Folge von Heizpulsen umfasst, so dass der Sensorwiderstand in vorbestimmten zeitlichen Abständen, für eine vorbestimmte Dauer auf eine vorbestimmte Betriebstemperatur aufgeheizt wird, wobei für die mindestens zwei unterschiedlichen Heizmodi eine im Wesentlichen gleiche Betriebstemperatur gewählt wird; und ein Erfassen des Widerstandswerts des Sensorwiderstands und ein Erzeugen eines Sensorsignals auf der Basis dieses Widerstandswerts während der ersten und zweiten Betriebsphase.
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Das Abtastsignal ist vorteilhaft notwendig, um den Gassensor, also den elektrischen Sensorwiderstand, überhaupt messen zu können. Das Abtastsignal kann durch eine Energiequelle, etwa eine Batterie oder ein Stromnetz und beispielsweise durch eine Steuerungseinrichtung, bereitgestellt werden.
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Das Erfassen des Widerstandswertes und das Erzeugen des Sensorsignals erfolgt vorteilhaft durch die Erfassungseinrichtung. Das Sensorsignal ist vorteilhaft durch die Signalverarbeitungseinrichtung verarbeitbar.
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Der Widerstand umfasst vorteilhaft ein gassensitives Material, vorteilhaft eine Schicht, welche für die Umgebungsluft zugänglich sein kann. Die Gassensoreinrichtung mit den Heizmitteln, dem Widerstand, der Erfassungseinrichtung und der Signalverarbeitungseinrichtung kann vorteilhaft in einem tragbaren Gehäuse angeordnet sein. Die Betriebsphasen, vorteilhaft deren Dauer sowie die Dauer der Heizpulse sowie die Festlegung der Betriebstemperatur können durch eine Steuerungseinrichtung für die Gassensoreinrichtung, welche eine solche Steuerungseinrichtung umfassen kann, festgelegt werden. Das Sensorsignal kann vorteilhaft als ein digitales Signal, als eine Spannung oder ein Strom ausgegeben/erzeugt werden.
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Als Referenzwert kann vorteilhaft ein von dem Aufbau des Widerstands bekannter oder durch vorherige Kalibrierungsmessungen bekannter Widerstandswert mit einer zu dieser Zeit bekannten und vorherrschenden Luftqualität, also mit einem dann (zur Zeit der Kalibrierungsmessung) vorherrschenden Gehalt oxidierender oder reduzierender Gase in der Umgebungsluft, festgelegt werden. Beispielsweise kann zu einem Messzeitpunkt der Kalibrierungsmessung angenommen werden, dass die Umgebungsluft eine durchschnittliche Reinheit aufweist. Die zu späteren Zeitpunkten ermittelten Widerstandswerte können je nach Abweichung des Widerstandswerts dann als bessere oder schlechtere Luftwerte identifiziert und gespeichert werden, wobei der Gehalt eines bestimmten oxidierenden oder reduzierenden Gases als Basis für die Annahme der Luft als gut oder schlecht dienen kann.
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Der gemessene Widerstand gibt vorteilhaft einen Rückschluss auf eine Konzentration eines Gases in der Umgebungsluft und die Messung hängt vorteilhaft noch von der Temperatur des Sensors und der Luft sowie von der relativen Feuchtigkeit in der Luft ab.
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Der erste und der zweite Heizmodus können alternierend jeweils einmal oder jeweils mehrmals nacheinander alternierend erfolgen. Die erste Betriebsphase ist vorteilhaft dazu eingerichtet, das Heizmittel in einem bestimmten Pulsbetrieb (Dauer, und/oder Zeitabstand) und die zweite Betriebsphase ist vorteilhaft dazu eingerichtet, das Heizmittel in einem dazu unterschiedlichen Pulsbetrieb (Dauer und/oder Zeitabstand) zu betreiben.
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Zu beobachten können Abhängigkeiten der Messung sein von, einem individuellen Verhalten des Widerstandswerts für jeden Gassensor; einem kontinuierlichen Kontaminieren des gassensitiven Materials was eine Drift der Sensitivität (Beeinträchtigung) über die Zeit bewirken kann; und Veränderungen der relativen Luftfeuchte. Durch den Betrieb der Gassensoreinrichtung mit den alternierenden Heizmodi kann vorteilhaft ein genauer Rückschluss auf die tatsächlichen Bedingungen der Luft erzielt werden, da mittels Vergleichswerten aus den unterschiedlichen Heizphasen lokale und/oder kurzzeitige Effekte erkannt und vernachlässigt (gefiltert) werden können, vorteilhaft durch die Signalverarbeitungseinrichtung.
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Es ist weiterhin auch möglich, dass die Heizmittel auch einen dritten oder weitere Heizmodi betreiben können, welche sich in Dauer, Pulsbetrieb, oder Betriebstemperatur unterscheiden können.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens erfolgt nach dem Erfassen ein Verarbeiten des Sensorsignals durch die Signalverarbeitungseinrichtung, wobei aus dem Sensorsignal auf eine Luftqualität einer Umgebungsluft relativ zu einer Luftreferenzwert für den Widerstand rückgeschlossen wird.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist der zeitliche Abstand zwischen den Heizpulsen des ersten und/oder des zweiten Heizmodus jeweils konstant.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist die Dauer der Heizpulse des ersten und/oder des zweiten Heizmodus jeweils konstant.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens unterscheiden sich der erste und der zweite Heizmodus durch zeitlichen Abstände zwischen den Heizpulsen.
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Hierbei sind vorteilhaft die Abstände zwischen den Heizpulsen eines jeweiligen Heizmodus gemeint.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens unterscheiden sich der erste und der zweite Heizmodus durch die Dauer der Heizpulse.
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Hierbei ist vorteilhaft die Dauer der Heizpulse eines jeweiligen Heizmodus gemeint.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Erfassen während der Heizpulse, und erst wenn der gassensitive elektrische Widerstand auf die Betriebstemperatur aufgeheizt ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Erfassen am Ende der Heizpulse des jeweiligen Heizmodus.
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Das tatsächliche Erfassen des Widerstandswerts erfolgt vorteilhaft nur am Ende eines Heizmodus.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird in jeder Betriebsphase mindestens ein Referenzwert basierend auf dem Sensorsignal bestimmt und jeweils die Referenzwerte von zwei aufeinanderfolgenden Betriebsphasen werden miteinander verglichen, wobei aus den Referenzwerten ein Vergleichswert bestimmt wird, und mittels des Vergleichswerts ein Ermitteln einer Information über eine Luftqualität erfolgt.
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Ein Vergleichswert entspricht beispielsweise einem Widerstandswert und kann als Vergleich für weitere gemessene Widerstandswerte zu anderen Zeiten und Bedingungen gesetzt werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden die Vergleichswerte jeweils auf der Basis des Sensorsignals am Ende einer Betriebsphase bestimmt.
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Der Vergleichswert entspricht vorteilhaft dem Widerstandswert am Ende eines Heizmodus und dient vorteilhaft für weitere und nachfolgende Bestimmungen (Erfassen) des Widerstandswerts nachfolgender Heizmodi als Vergleichswert.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden eine Differenz und/oder ein Quotient aus den Vergleichswerten aufeinanderfolgender Betriebsphasen gebildet.
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Erfindungsgemäß umfasst die Gassensoreinrichtung zum Ermitteln von Informationen über eine Luftqualität, mindestens einen gassensitiven elektrischen Sensorwiderstand; ein Heizmittel zum alternierenden Aufheizen des Sensorwiderstands in zumindest einem ersten Heizmodus in einer ersten Betriebsphase und zumindest einem zweiten Heizmodus in einer zweiten Betriebsphase; eine Erfassungseinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, einen Widerstandswert des Sensorwiderstands zu erfassen und ein Sensorsignal während der ersten und zweiten Betriebsphase zu erzeugen; eine Signalverarbeitungseinrichtung durch welche das Sensorsignal verarbeitbar ist; und eine Steuereinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, das Heizmittel zum Aufheizen des gassensitiven elektrischen Sensorwiderstands derart zu steuern, dass ein Aufheizen des Sensorwiderstands alternierend zumindest im ersten Heizmodus und zumindest im zweiten Heizmodus erfolgt, so dass jeweils auf eine Betriebsphase in einem ersten Heizmodus eine Betriebsphase in einem anderen, zweiten Heizmodus folgt, wobei jeder Heizmodus eine Folge von Heizpulsen umfasst, welche den Sensorwiderstand in vorbestimmten zeitlichen Abständen, für eine vorbestimmte Dauer auf eine vorbestimmte Betriebstemperatur aufheizen, wobei die Betriebstemperatur der mindestens zwei unterschiedlichen Heizmodi im Wesentlichen gleich ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Gassensoreinrichtung ist die Signalverarbeitungseinrichtung dazu eingerichtet, aus dem Sensorsignal auf eine Luftqualität einer Umgebungsluft relativ zu einem Luftreferenzwert für den Widerstand rückzuschließen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Gassensoreinrichtung umfasst die Signalverarbeitungseinrichtung einen Speicher mit gespeicherten Luftreferenzwerten für den Widerstandswert und diesen zugeordneten Luftqualitätswerten.
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Neben den Referenzwerten können auch Vergleichswerte aus den Heizmodi gespeichert werden. Die Referenzwerte für eine bestimmte Luftqualität (Luftreferenzwert), etwa zur Bestimmung ob eine Luftqualität bei einem ermittelten Konzentrationswert eines Gases gut oder schlecht ist, können in weiterer Folge des (Mess)betriebs der Gassensoreinrichtung, neu für einen bestimmten Referenzwert gespeichert werden, also etwa der bisherige Speicherwert für die beste gemessene Luft korrigiert werden.
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Die Gassensoreinrichtung zeichnet sich weiterhin auch durch die bereits in Verbindung mit dem Verfahren genannten Merkmale und Vorteile aus und umgekehrt.
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Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.
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Figurenliste
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung der Gassensoreinrichtung gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
- 2 ein schematisches Blockbild einer Abfolge der Signalverarbeitung gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
- 3 eine zeitliche Abfolge von Heizpulsen bei einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 4 eine zeitliche Abfolge von Widerstandswerten bei einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung, und
- 5 eine Abfolge von Verfahrensschritten gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
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In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente.
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1 zeigt eine schematische Darstellung der Gassensoreinrichtung gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
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Die Gassensoreinrichtung 10 zum Ermitteln von Informationen über eine Luftqualität, umfasst mindestens einen gassensitiven elektrischen Sensorwiderstand W; ein Heizmittel H zum alternierenden Aufheizen des Sensorwiderstands W in zumindest einem ersten Heizmodus HDC in einer ersten Betriebsphase und zumindest einem zweiten Heizmodus LDC in einer zweiten Betriebsphase; eine Erfassungseinrichtung EF, welche dazu eingerichtet ist, einen Widerstandswert des Sensorwiderstands W zu erfassen und ein Sensorsignal während der ersten und zweiten Betriebsphase zu erzeugen; eine Signalverarbeitungseinrichtung S durch welche das Sensorsignal verarbeitbar ist; und eine Steuereinrichtung SE, welche dazu eingerichtet ist, das Heizmittel H zum Aufheizen des gassensitiven elektrischen Widerstands W derart zu steuern, dass ein Aufheizen des Sensorwiderstands alternierend zumindest im ersten Heizmodus HDC und zumindest im zweiten Heizmodus LDC erfolgt, so dass jeweils auf eine Betriebsphase in einem ersten Heizmodus eine Betriebsphase in einem anderen, zweiten Heizmodus folgt, wobei jeder Heizmodus eine Folge von Heizpulsen umfasst, welche den Sensorwiderstand (W) in vorbestimmten zeitlichen Abständen, für eine vorbestimmte Dauer auf eine vorbestimmte Betriebstemperatur aufheizen, wobei die Betriebstemperatur der mindestens zwei unterschiedlichen Heizmodi im Wesentlichen gleich ist.
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Der elektrische Widerstand umfasst vorteilhaft eine gassensitive Schicht oder Paste, beispielsweise ein VOC (Volatile Organic Compound). Das gassensitive Material kann beispielsweise SnO2 oder ZnO, also Zinnoxid oder Zinkoxid, umfassen.
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Die Gassensoreinrichtung 10 kann mit einer Steuerungseinrichtung SE verbunden sein, welche die Betriebsphasen und die Heizmodi, die Erfassungseinrichtung und die Signalverarbeitungseinrichtung sowie ein Management der im Speicher S gespeicherten Referenzwerte steuern kann.
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Der elektrische Widerstand W kann an einer Außenseite eines Gehäuses der Gassensoreinrichtung 10 angeordnet sein, vorteilhaft derart, dass die gassensitive Schicht oder Paste mit der Umgebungsluft in Kontakt sein kann.
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2 zeigt ein schematisches Blockbild einer Abfolge der Signalverarbeitung gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
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Es wird hierbei vorteilhaft ein Flussdiagram einer Vorprozessierung (in der Steuereinrichtung oder der Signalverarbeitungseinrichtung) an der Gassensoreinrichtung gezeigt, etwa links für Daten (Messwerte) vom ersten Heizmodus und rechts für Daten (Messwerte) vom zweiten Heizmodus. In einem Schritt A1 und A2 kann ein Widerstandswert vom Widerstand während des Heizmodus erfasst werden. In einem Schritt B1 und B2 kann ein Filterschritt erfolgen, um ein Rauschsignal herauszufiltern, in einem Schritt C1 und C2 kann der letzte Punkt der Messung in einer Heizphase als Vergleichswert extrahiert werden (ein Vergleichswert für den Widerstandswert auf der Basis des Sensorsignals bestimmt werden).
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Hierbei kann in jeder Betriebsphase mindestens ein Referenzwert basierend auf dem Sensorsignal bestimmt werden und jeweils die Referenzwerte von zwei aufeinanderfolgenden Betriebsphasen miteinander verglichen werden, wobei aus den Referenzwerten ein Vergleichswert bestimmt wird, und mittels des Vergleichswerts ein Ermitteln einer Information über eine Luftqualität erfolgt.
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Berücksichtigend beide Vergleichswerte aus den beiden Heizmodi (aufeinanderfolgende) kann im Schritt D eine Differenz und/oder ein Quotient aus den Vergleichswerten aufeinanderfolgender Betriebsphasen gebildet werden. Im Schritt E kann diese Differenz und/oder der Quotient an eine Vorrichtung zur Untersuchung der Grundmessung (baseline tracker, Bewertung relativ zu einem gespeicherten Luftreferenzwert), beispielsweise innerhalb in der Signalverarbeitungseinrichtung, geschickt werden und ausgewertet werden. Hierbei kann auch ein tatsächlich gemessener Widerstand von der Vorrichtung zur Untersuchung der Grundmessung gegenüber einem Luftreferenzwert bewertet werden oder ein neuer Luftreferenzwert als neuer Orientierungswert für gute oder schlechte Luft, für genau diese Gassensoreinrichtung, gesetzt werden. Beispielsweise kann stets der höchste Wert der vergangenen Zeiten gespeichert werden, da die Höhe des Widerstandswerts mit der Reinheit der Luft gleichgesetzt werden kann. Die Signalverarbeitungseinrichtung kann dann jeden ermittelten Widerstandswert relativ zu diesem Luftreferenzwert betreffend deren Luftqualität bewerten.
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3 zeigt eine zeitliche Abfolge von Heizpulsen bei einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Die 3 zeigt die Abfolge von Heizpulsen in den beiden Methoden nach 4. Die obere Figur zeigt einen Verlauf der Heizzeit für den ersten Heizmodus (links) und für den zweiten Heizmodus (rechts) mit einer Dauer (Periode des Heizmodus) und einzelnen Heizpulsen, welche sich in ihrer Dauer für den ersten und den zweiten Heizmodus unterscheiden können.
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Die untere Figur zeigt einen Verlauf der Heizzeit für den ersten Heizmodus (links) und für den zweiten Heizmodus (rechts) mit einer Dauer (Periode des Heizmodus) und einzelnen Heizpulsen, welche in ihrer Dauer für den ersten und den zweiten Heizmodus gleich sein können.
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Das Heizmittel ist dabei vorteilhaft so leistungsstark, dass die Arbeitstemperatur in lediglich einem Bruchteil einer Pulslänge (auch der kürzesten) erreicht wird. Durch die Messung des Widerstands, oder weiterer Halbleitermaterialien, bei einer Betriebstemperatur, können unerwünschte beeinflussende Temperatureffekte auf die Messung bei der Signalverarbeitung herausgefiltert werden oder garnicht erst auftreten. Etwaige langsame Signaländerungen, etwa bei konstanter Gasumgebung können auf langsamen chemischen Reaktionen basieren und können während und außerhalb von Heizmodi erscheinen. Beim ersten Heizmodus, wenn eine hohe Rate von Heizpulsen erfolgen kann, können chemische Prozesse dominieren, die bei Betriebstemperatur erfolgen, wobei im zweiten Heizmodus, wenn eine geringe Rate von Heizpulsen erfolgen kann, können chemische Prozesse (und thermische Driftbewegungen, etwa als Veränderungen der Sensoreigenschaften oder des Widerstands mit der Temperatur) dominieren, die bei Raumtemperatur erfolgen. Ein Vergleich beider Heizmodi kann vorteilhaft zur Berücksichtigung von nur bei Betriebstemperatur erfolgenden chemische Prozesse genutzt werden.
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4 zeigt eine zeitliche Abfolge von Widerstandswerten bei einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.
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In der oberen Figur ist ein Verlauf der Widerstandswerte mit der Zeit nach einer zweiten Methode gezeigt, wenn der erste Heizmodus HDC mit einer Dauer (Periode des Heizmodus) von vorteilhaft 60s und der zweite Heizmodus mit einer Dauer von vorteilhaft 60s betrieben wird. Nach der zweiten Methode weist der Betrieb des Heizmittels in einem gepulstem Heizbetrieb vorteilhaft eine Heizzeit relativ zur Dauer einer Periode des Heizmodus (erster und zweiter) auf, welche für den ersten und den zweiten Heizmodus gleich sein kann.
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Eine Abtastzeit für den Gassensor beträgt beispielsweise 1s im ersten Heizmodus und 10s im zweiten Heizmodus. Beispielsweise beträgt die Heizzeit im ersten Heizmodus 90 % der Zeit einer Periode des ersten Heizmodus und die Heizzeit im zweiten Heizmodus 9 % der Zeit einer Periode des zweiten Heizmodus (relativ zur Periodendauer). Durch die unterschiedliche Abtastzeit kann dann eine tatsächliche Heizzeit in einer Periode des ersten Heizmodus von beispielsweise 900 ms (relative Heizzeit * Abtastzeit) und eine tatsächliche Heizzeit in einer Periode des zweiten Heizmodus von ebenfalls 900 ms erzielt werden.
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In der unteren Figur ist ein Verlauf der Widerstandswerte mit der Zeit nach einer ersten Methode gezeigt, wenn der erste Heizmodus HDC mit einer Dauer (Periode des Heizmodus) von vorteilhaft 60s und der zweite Heizmodus mit einer Dauer von vorteilhaft 60s betrieben wird. Nach der ersten Methode weist der Betrieb des Heizmittels in einem gepulstem Heizbetrieb vorteilhaft eine Heizzeit relativ zur Dauer einer Periode des Heizmodus (erster und zweiter) auf, welche sich für den ersten und den zweiten Heizmodus unterscheiden kann.
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Eine Abtastzeit für den Gassensor beträgt beispielsweise 1s und ist bei der Methode 1 gleich für beide Heizmodi. Beispielsweise beträgt die Heizzeit im ersten Heizmodus 90 % der Zeit einer Periode des ersten Heizmodus und die Heizzeit im zweiten Heizmodus 9 % der Zeit einer Periode des zweiten Heizmodus. Durch die gleiche Abtastzeit kann dann eine tatsächliche Heizzeit in einer Periode des ersten Heizmodus von beispielsweise 900 ms (relative Heizzeit * Abtastzeit) und eine tatsächliche Heizzeit in einer Periode des zweiten Heizmodus von 90 ms erzielt werden.
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Hierbei wird in beiden Heizmodi der Widerstand vorteilhaft auf die gleiche Betriebstemperatur, beispielsweise von 360 °C geheizt.
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Durch die Heizmodi entsteht vorteilhaft ein periodisches Verhalten der Gassensoreinrichtung mit markanten Änderungen im Signal an Übergangspunkten zwischen den Heizmodi.
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Die Signalverarbeitung über die Heizmoden hinweg, also ein Vergleich beider Heizmodi auf Gemeinsamkeiten ergibt Ergebnisse im Signalverlauf, welche vorteilhaft unabhängig sein können gegenüber individuellem Verhalten des elektrischen Widerstands bei unterschiedlichen Gassensoren, einer Abhängigkeit des Signals gegenüber Driften (Veränderungen) in der Empfindlichkeit über die Zeit, und Variationen in relativer Feuchte und Temperatur.
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5 zeigt eine Abfolge von Verfahrensschritten gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
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Bei dem Verfahren zum Betreiben einer Gassensoreinrichtung zum Ermitteln von Informationen über eine Luftqualität, erfolgt ein Bereitstellen S1 einer Gassensoreinrichtung mit mindestens einem gassensitiven elektrischen Sensorwiderstand, mit einem Heizmittel zum kontrollierten Aufheizen des Sensorwiderstands, mit einer Erfassungseinrichtung zum Erfassen des Widerstandswerts des Sensorwiderstands und mit einer Signalverarbeitungseinrichtung für das Sensorsignal; ein Aufheizen S2 des Sensorwiderstands mit dem Heizmittel alternierend in zumindest einem ersten Heizmodus in einer ersten Betriebsphase und zumindest einem zweiten Heizmodus in einer zweiten Betriebsphase, wobei jeder Heizmodus eine Folge von Heizpulsen umfasst, so dass der Sensorwiderstand in vorbestimmten zeitlichen Abständen, für eine vorbestimmte Dauer auf eine vorbestimmte Betriebstemperatur aufgeheizt wird, wobei für die mindestens zwei unterschiedlichen Heizmodi eine im Wesentlichen gleiche Betriebstemperatur gewählt wird; und ein Erfassen S3 des Widerstandswerts des Sensorwiderstands und Erzeugen eines Sensorsignals auf der Basis dieses Widerstandswerts während der ersten und zweiten Betriebsphase.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand des bevorzugten Ausführungsbeispiels vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2016/0216227 A1 [0003]
