DE19753369C2

DE19753369C2 - Steuerschaltung für ein Gaswarnsystem

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Publication number: DE19753369C2
Application number: DE1997153369
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-12-02
Filing date: 1997-12-02
Publication date: 2000-01-20
Anticipated expiration: 2017-12-03
Also published as: DE19753369A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerung für ein Gaswarnsy stem zur Überwachung des Gasflusses zwischen einer Gas quelle und einer Verbrauchereinheit, mittels welcher ein Magnetventil öffnenbar ist und im Dauerbetrieb in Öff nungsstellung gehalten werden kann und welche bei Über schreiten einer mittels eines Sensors detektierten Gasmenge das Magnetventil stromlos schaltet und die Gaszufuhr zum Verbraucher schließt.

Eine Steuerung für ein Gaswarnsystem der eingangs ge nannten Art ist aus EP 0 448 828 A1 bekannt. Diese Steue rung verwendet zum Öffnen des Magnetventils eine vorge gebene Spannung, die im Dauerbetrieb in Öffnungsstellung als Haltespannung am Magnetventil anliegt. Dies bedeutet, daß der zum Öffnen des Magnetventils notwendige Energie verbrauch in gleichem Maße im Dauerbetrieb erforderlich ist. Ein weiterer Nachteil ist, daß eine defekte Heizwicklung des Sensors nicht detektiert wird und auch Bedienungsfehler möglich sind.

Aus der WO 94/19634 ist des weiteren ein Magnetventil für ein Wasserreinigungssystem bekannt, welches mittels einer ersten Betriebsspannung in den Öffnungszustand überführt und dann mittels einer zweiten, niedrigeren Betriebsspannung in dem Öffnungszustand gehalten wird.

Aus der JP 08-246931 ist eine Steuerung für ein Magnetventil bekannt, bei der eine Batterie mit der Spule des Ventils über eine Diode verbunden ist. Eine Hochspannung eines DC-DC- Konverters wird in einem Kondensator gespeichert, wobei die Hochspannung zur Ansteuerung des Magnetventils dient.

Aus der DE 33 37 976 A1 ist eine Schaltung zur elektronischen Steuerung des Gasflusses mit einer zwischen den Anschlüssen der Wechselspannungsversorgung liegenden Reihenschaltung eines gesteuerten Siliziumgleichrichters, einem zwischengeschalteten Widerstandes und einer Diode sowie eines Solinuids oder eines Relais in Parallelschaltung bekannt, wobei die Anode des gesteuerten Siliziumgleichrichters mit dem einen Ende des zwischengeschalteten Widerstandes und die Anode der parallelgeschalteten Diode mit dem anderen Ende des zwischengeschalteten Widerstandes verbunden sind.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu grunde, eine Steuerschaltung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß bei einfacherem und funk tionssichererem Aufbau der Steuerung der Energiever brauch reduziert und die Betriebssicherheit verbessert wird. Nach der Erfindung wird diese Aufgabe bei der Steuer schaltung der eingangs genannten Art i. w. dadurch gelöst, daß zur Verringerung des Energieverbrauchs in den Ansteu erkreis für das Magnetventil ein parallel zur Magnetventil spule geschalteter Kondensator vorgesehen ist, welcher auf eine Spannung aufladbar ist, die für das Öffnen des Magnet ventils ausreicht, daß das Magnetventil durch Entladen des Kondensators öffnenbar ist und daß nach Öffnen des Ma gnetventils mittels eines Spannungsteilers an dem Magnet ventil eine Spannung anliegt, welche kleiner als die Öff nungsspannung ist, jedoch zum Halten des Magnetventils in Öffnungsstellung ausreicht.

Nach einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin dung wird der Spannungsteiler durch einen Vorwiderstand und den Spulenwiderstand der Magnetventilspule gebildet, womit ein besonders einfacher und effektiver Aufbau des Spannungsteilers gegeben ist.

Der erfindungsgemäße Einsatz einer Schalt- und Steuer einheit als Schaltkontakt zum Entladen des Kondensators ist insbesondere auch deshalb vorteilhaft, als hierdurch zusätz liche Kontrollen des Betriebszustandes des Sensors vor dem Öffnen des Magnetventils abgefragt werden können und so mit die Betriebssicherheit des Sensors verbessert wird.

Nach dem Funktionsprinzip des Sensors wird der Sensor widerstand hochohmig, wenn der Sensor kein Gas erhält und niederohmig, je nach der am Sensor detektierten Gas konzentration. Zur Einstellung der Sensitivität des Sensors wird erfindungsgemäß eine Kompensationsschaltung vorge sehen.

Da die Heizwicklung des Sensors und der Sensorwider stand bevorzugt umgeben sind von einem variablen Wider standsmaterial, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, daß der Kompensationswiderstand des Sensors von außen zugäng lich ist. Der Kompensationswiderstand kann durch eine Eichmessung mit einem Testgas und vorgegebener Gaskon zentration festgelegt und beispielsweise vom Hersteller mit geliefert werden.

Eine Verbesserung der Funktionssicherheit des Sensors läßt sich dadurch erreichen, daß Mittel zur Überwachung der Heizwicklung des Sensors vorgesehen sind mit einer Be triebszustandsanzeige.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen die Mittel ein Schaltelement auf, welches bei intak ter Heizwicklung des Sensors mittels eines Spannungsteilers am Referenzeingang eines dem Sensor nachgeschalteten Komparators eine Referenzspannung anlegt, die zum Ver gleich mit der detektierten Sensorspannung dient.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Schaltelement durch einen ansteuerbaren Transi stor in Basis-Emitterschaltung mit einem Schutzwiderstand gebildet. Der Schaltvorgang des Transistors wird ausgelöst durch einen Spannungsabfall an einem in Serie zur Heiz wicklung des Sensors nach Masse geschalteten Widerstand. Bei defekter Heizwicklung des Sensors sperrt dagegen der Transistor, wodurch die Referenzspannung an dem dem Sensor nachgeschalteten Komparator stark ansteigt und in folge ein Alarm durch die Schalt- und Steuereinheit ausge löst wird.

In der Vorheizzeit steigt die Temperatur im Sensor bis zur Stabilisierung an, wodurch der Sensorwiderstand zunächst niederohmig wird. Eine solche Widerstandänderung würde im Dauerbetrieb des Sensors der Detektion eines Gaslecks entsprechen und daher einen Alarm durch die Schalt- und Steuereinheit auslösen. Ein derartiger Fehlalarm wird erfin dungsgemäß dadurch vermieden, daß eine Komparator schaltung (Zeitglied) für die Alarmblockierung während der Vorheizzeit vorgesehen ist.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung liegt am Refe renzeingang des Komparators stets eine feste Spannung (Referenzspannung) an. Die Spannung am Vergleicherein gang des Komparators wird durch Entladen eines Konden sators erzeugt, wobei der Kondensator zuvor über einen 1 Spannungsabfall an einem Widerstand bis auf die Referenz spannung aufgeladen wird. Damit blockiert der Komparator die Schalt- und Steuereinheit bis am Vergleichereingang des Komparators die Referenzspannung anliegt.

Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnungen.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild der Steuerung und

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Sensors mit von außen zugänglichen Kompensationswiderstand.

Die in Fig. 1 dargestellte Steuerung eines Magnetventils zur Überwachung des Gasflusses zwischen einer Gasquelle und einer Verbrauchereinheit weist einen Ansteuerkreis 20 für das Magnetventil 21 auf mit einer Schalt- und Steuerein heit IC2. Die Schalt- und Steuereinheit IC2, die aus einem integrierten Schaltglied besteht, wird nach der Vorheizzeit des Sensors 22 durch den Ausgang Pin 10 aktiv und erregt eine Relaisspule 23, welche dann einen Schaltkontakt K1 schließt. Damit ist der Ansteuerkreis 20 geschlossen, und die Magnetventilspule 24, die mit einem Wicklungsende an Masse angeschlossen ist, erhält durch Entladung eines Kon densators C6 kurzzeitig die zum Öffnen des Magnetventils 21 notwendige Spannung. Nach der Entladung des Konden sators C6 bildet die Magnetventilspule 24 und ein der Ma gnetventilspule 24 vorgeschalteter Widerstand R15 einen Spannungsteiler. Hierdurch ist erreicht, daß nach Öffnen des Magnetventils 21 an der Magnetventilspule 24 eine kleinere Spannung als die Öffnungsspannung anliegt. Diese Halte spannung ist so gewählt, daß sie zum Halten des Magnet ventils 21 in Öffnungsstellung ausreicht.

Der Schaltkontakt K1 öffnet bei Überschreiten einer mit tels des Sensors 22 detektierten Gasmenge, wodurch das Magnetventil 21 stromlos wird und die Gaszufuhr zum Ver braucher schließt.

Gemäß Fig. 2 besteht der Sensor 22 aus einer Heizwick lung 25 und einem Sensorwiderstand 26, umgeben von ei nem variablen Widerstandsmaterial 27. Nach dem Funkti onsprinzip des Sensors 22 wird der Sensorwiderstand 26 hochohmig, wenn der Sensor 22 kein Gas erhält, und nieder ohmig, je nach der am Sensor 22 detektierten Gaskonzentra tion.

Zur Einstellung der Sensitivität des Sensors 22 ist eine Kompensationsschaltung vorgesehen, wobei ein von außen zugänglicher Widerstand den Kompensationswiderstand Rx bildet. Der Kompensationswiderstand Rx wird durch eine Eichmessung mit einem Testgas bei vorgegebener Gaskon zentration festgelegt.

Gemäß Fig. 1 ist die Heizwicklung 25 des Sensors 22 über einen weiteren Widerstand R8 nach Masse geschaltet, was bei intakter Heizwicklung 25 zu einem Spannungsabfall über den Widerstand R8 führt. Dieser Spannungsabfall schaltet dann einen in Basis-Emitterschaltung angeordneten und mit einem Schutzwiderstand R9 versehenen Transistor T1 nach Masse. Damit wird ein dem Transistor T1 nachge schalteter Spannungsteiler 28, gebildet aus den Widerstän den R4 und R6, aktiv und legt am Komparator IC1/1 des Sensors 22 die Referenzspannung an. Bei defekter Heiz wicklung 25 ist der Sensorheizkreis 29 unterbrochen und der Transistor T1 sperrt. Hierdurch steigt die Referenzspan nung am Referenzeingang Pin 3 des Komparators IC1/1 des Sensors 22 stark an und löst mittels der Schalt- und Steuer einheit IC2 einen Alarm aus.

Der Komparator IC1/1 des Sensors 22 besteht aus einem integrierten Schaltglied und dient zum Vergleich der Refe renzspannung mit der detektierten Sensorspannung, die am Vergleichereingang Pin 2 des Komparators IC1/1 anliegt. Zum Schutz gegen Störimpulse ist ein Kondensator C2 zwi schen Referenzeingang Pin 1 und Vergleichereingang Pin 2 vorgesehen. Die Vergleicherspannung wird bei einer vorge gebenen Gaskonzentration im Sensor 22 der Referenzspan nung gleich, wodurch der Ausgang des Komparators IC1/1 des Sensors 22 aktiv wird und der Schalt- und Steuereinheit IC2 einen Alarm meldet. Der Alarm wird über einen Halte zweig 30, bestehend aus einem Widerstand R7 und einer Sperrdiode D2, gehalten, bis das Gerät ausgeschaltet wird.

Zur Blockierung der Schalt- und Steuereinheit IC2 wäh rend der Vorheizzeit des Sensors dient ein Zeitglied 31, wel ches i. w. eine weitere Komparatorschaltung darstellt. Diese Komparatorschaltung ist gebildet durch ein integriertes Schaltglied IC1/2, einer Selbsthaltestrecke mit Glättkonden sator C3, einen Spannungsteiler 32, bestehend aus den Wi derständen R2 und R3, einen Kondensator C1, eine in Sper richtung gegen Masse dem Kondensator C3 vorgeschaltete Diode D1 und einen Widerstand R1. Am Referenzeingang Pin 13 des Komparators IC1/2 liegt mittels des Spannungs teilers 32 stets eine feste Referenzspannung an. Die Verglei cherspannung des Komparators IC1/2 wird durch Entladung des Kondensators C1 erzeugt, wobei der Kondensator C1 zuvor über einen Spannungsabfall am Widerstand R1 auf die Referenzspannung aufgeladen wird. Die Blockierung der Schalt- und Steuereinheit IC2 bleibt aktiv bis am Ver gleichereingang Pin 12 die Referenzspannung anliegt. Nachfolgend erhält die Schalt- und Steuereinheit IC2 über einen strombegrenzenden Vorwiderstand R10 das Aus gangssignal vom Zeitglied 31 und gleichsam über den Vor widerstand R12 vom Komparator IC1/1 des Sensors 22. Je nach detektiertem Betriebszustand schaltet die Schalt- und Steuereinheit IC2 die Schalteinheiten insbesondere über Vorwiderstände R13 und R14, die Leuchtdioden in Form ei ner roten D13- und grünen D14-LED-Anzeige, weiterhin die Schallgeber 33 und das Magnetventil 21.

Eine Diode D3 ist dem Ausgang des Komparators IC1/2 nachgeschaltet und dient zur Sperrung des Haltezweigs 30 während der Vorheizzeit des Sensors 22.

Die Spannungsversorgung der erfindungsgemäßen Steue rung wird durch ein Netzteil 34 mit einem Transformator 35 sichergestellt, welcher für Netzspannungen 110 Volt und 210 Volt auf der Primärseite des Transformators 35 ausge legt ist. Das Netzteil 34 generiert mit mehreren Dioden D4 bis D7 und einem parallel zur Primärwicklung des Transfor mators 35 geschalteten Kondensator C4 eine Leerlauf gleichspannung am Kondensator C6 und Widerstand R15 sowie am Schließer 5 des Schaltkontakts K1 des Ansteuer kreises 20. Eine im Vergleich hierzu kleinere Spannung wird vom Netzteil 34 mit weiteren Dioden D5 bis D8 und einem weiteren parallel zur Primärwicklung des Transformators 35 geschalteten Kondensators C5 an einem Festspannungsreg ler IC3 generiert. Am Ausgang des Festspannungsreglers IC3, welcher aus einem integrierten Schaltglied besteht, wird eine Gleichspannung mit vorgegebenem Spannungs wert erzeugt. Diese Gleichspannung dient als Versorgungs spannung über den Vorwiderstand R11 der Schalt- und Steu ereinheit IC2 und für den Sensorheizkreis 29 (über den An schluß Pin 1) sowie zur Erzeugung der Referenzspannungen am Komparator IC1/1 des Sensors 22 mittels des Wider stands R4 und am Komparator IC1/2 des Zeitglieds 31 mit tels der Widerstände R2 und R3.

Bezugszeichenliste

5

Schließer

20

Ansteuerkreis

21

Magnetventil

22

Sensor

23

Relaisspule

24

Magnetventilspule

25

Heizwicklung

26

Sensorwiderstand

27

variables Widerstandsmaterial

28

Spannungsteiler

29

Sensorheizkreis

30

Haltezweig

31

Zeitglied

32

Spannungsteiler

33

Schallgeber

34

Netzteil

35

Transformator
C1Kondensator
C2Glättkondensator
C3Glättkondensator
C4Kondensator
C5Kondensator
C6Kondensator
D1Sperrdiode
D2Sperrdiode
D3Sperrdiode
D4-D11Diode
D13Leuchtdiode
D14Leuchtdiode
IC1/1Komparator
IC2Schalt- und Steuereinheit
IC3Festspannungsregler
IC1/2Komparator
KlSchaltkontakt
R1Widerstand
R2Widerstand
R3Widerstand
R4Widerstand
R6Widerstand
R7Widerstand
R8Widerstand
R9Widerstand
R10-R15Schutzwiderstand
RxKompensationswiderstand
T1Transistor

Claims

1. Steuerung für ein Gaswarnsystem zur Überwachung des Gasflusses zwischen einer Gasquelle und einer Ver brauchereinheit, mittels welchem ein Magnetventil (21) öffnenbar ist und im Dauerbetrieb in Öffnungsstel lung gehalten werden kann und welche bei Überschrei ten einer mittels eines Sensors (22) detektierten Gas menge das Magnetventil (21) stromlos schaltet und die Gaszufuhr zum Verbraucher schließt, dadurch ge kennzeichnet, daß zur Verringerung des Energiever brauchs in den Ansteuerkreis (20) für das Magnetventil (21) ein parallel zur Magnetventilspule (24) geschalte ter Kondensator (C6) vorgesehen ist, welcher auf eine Spannung aufladbar ist, die für das Öffnen des Magnet ventils (21) ausreicht, daß das Magnetventil (21) durch Entladen des Kondensators (C6) öffnenbar ist und daß nach Öffnen des Magnetventils (21) mittels eines Spannungsteilers an dem Magnetventil (21) eine Span nung anliegt, welche kleiner als die Öffnungsspannung ist, jedoch zum Halten des Magnetventils (21) in Öff nungsstellung ausreicht.

2. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Spannungsteiler durch einen Vorwi derstand (R15) und den Spulenwiderstand der Magnet ventilspule (24) gebildet ist.

3. Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Entladen des Kondensators (C6) ein Schaltkontakt (K1) vorgesehen ist, der über eine Schalt- und Steuereinheit (IC2) ange steuert ist.

4. Steuerung für ein Gaswarnsystem zur Überwachung des Gasflusses zwischen einer Gasquelle und einer Ver brauchereinheit, mittels welchem ein Magnetventil (21) öffnenbar ist und im Dauerbetrieb in Öffnungsstel lung gehalten werden und welche bei Überschreiten ei ner mittels eines Sensors (22) detektierten Gasmenge das Magnetventil (21) stromlos schaltet und die Gaszu fuhr zum Verbraucher schließt, insbesondere nach ei nem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß Mittel zur Überwachung der Heizwick lung (25) des Sensors (22) vorgesehen sind, welche eine Betriebszustandsanzeige aufweisen.

5. Steuerschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Mittel ein Schaltelement aufweisen, welches bei intakter Heizwicklung (25) des Sensors (22) mittels eines Spannungsteilers (28) an einem dem Sensor (22) nachgeschalteten Komparator (IC1/1) eine Referenzspannung anlegt, wogegen bei defekter Heiz wicklung (25) des Sensors (22) das Schaltelement sperrt und durch die ansteigende Referenzspannung am nachgeschalteten Komparator (IC1/1) ein Alarm durch die Schalt- und Steuereinheit (IC2) ausgelöst wird.

6. Steuerschaltung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement durch einen in Basis-Emitterschaltung angeordneten und ansteuerba ren Transistor (T1) vorzugsweise mit vorgeschaltetem Schutzwiderstand (R9) gebildet wird.

7. Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor (T1) mit tels eines Spannungsabfalls über einen Widerstand (R8) gesteuert wird, welcher in Serie zur Heizwicklung (25) des Sensors (22) nach Masse geschaltet ist.

8. Steuerung für ein Gaswarnsystem zur Überwachung des Gasflusses zwischen einer Gasquelle und einer Ver brauchereinheit, mittels welchem ein Magnetventil (21) öffnenbar ist und im Dauerbetrieb in Öffnungsstel lung gehalten werden kann und welche bei Überschrei ten einer mittels eines Sensors (22) detektierten Gas menge das Magnetventil (21) stromlos schaltet und die Gaszufuhr zum Verbraucher schließt, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Komparatorschaltung (Zeit glied) für eine Alarmblockierung während der Vorheiz zeit des Sensors (22) vorgesehen ist.

9. Steuerschaltung nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß eine Spannung am Vergleichereingang (Pin 12) des Komparators (IC1/2) durch Entladen eines Kondensators (C1) erzeugt wird, wobei der Kondensa tor (C1) zuvor über einen Spannungsabfall an einem Widerstand (R1) auf eine Referenzspannung aufgela den wird, und die Spannung zum Vergleich mit der Re ferenzspannung am Referenzeingang (Pin 13) des Komparators (IC1/2) dient.

10. Steuerschaltung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Komparator (IC1/2) dazu aus gebildet ist, die Schalt- und Steuereinheit (IC2) zu blockieren, bis am Vergleichereingang (Pin 12) des Komparators (IC1/2) die Referenzspannung anliegt, wodurch die Alarmblockierung während der Vorheiz zeit des Sensors (22) aktiviert ist.

11. Steuerschaltung nach Anspruch 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß am Referenzeingang (Pin 13) des Komparators (IC1/2) stets eine feste Spannung anliegt.