DE202020106475U1 - Flame detection for combustion devices - Google Patents

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Abstract

Sensoranordnung für eine Verbrennungsvorrichtung, die Sensoranordnung umfassend:
einen Sensor (1) umfassend einen ersten und einen zweiten Sensoranschluss, wobei der Sensor (1) ausgebildet ist, in Reaktion auf das Empfangen einer ersten Menge an Licht von vorzugsweise 1.6·10-3 Watt pro Quadratmeter einen Signalversatz zwischen seinen Sensoranschlüssen zu erzeugen, und in Reaktion auf das Empfangen einer zweiten Menge an Licht von weniger als 1.6·10-3 Watt pro Quadratmeter gleiche Signale an seinen Anschlüssen zu erzeugen;
einen Differenzverstärker (2), der einen ersten (7) und einen zweiten (8) Versorgungsanschluss, einen Ausgangskanal (3), einen invertierenden (-) und einen nicht invertierenden (+) Eingangskanal umfasst;
ein Lastelement (6), das den Ausgangskanal (3) mit einem der Versorgungsanschlüsse (7, 8) verbindet;
wobei der erste Sensoranschluss mit dem invertierenden (-) Eingangskanal elektrisch verbunden ist und der zweite Sensoranschluss mit dem nicht invertierenden (+) Eingangskanal elektrisch verbunden ist, so dass der Sensor (1) ausgebildet ist, Signale an die Eingangskanäle (-, +) anzulegen;
wobei der Differenzverstärker (2) ausgebildet ist, in Reaktion auf den Signalversatz, welcher zwischen dem invertierenden (-) und dem nicht invertierenden (+) Eingangskanal angelegt wird, einen Strom an seinem Ausgangskanal (3) zu erzeugen, und das Lastelement (6) ausgebildet ist, eine erste Leistungsmenge in Abhängigkeit von dem am Ausgangskanal (3) erzeugten Strom abzuführen;
wobei der Differenzverstärker (2) ausgebildet ist, in Reaktion darauf, dass der Signalversatz zwischen dem invertierenden (-) und dem nicht invertierenden (+) Eingangskanal angelegt wird, einen Laststrom aus den Versorgungsanschlüssen (7, 8) zu ziehen;
wobei der Differenzverstärker (2) ausgebildet ist, in Reaktion darauf, dass gleiche Signale durch den Sensor (1) an die Eingangskanäle (-, +) angelegt werden, einen Ruhestrom aus den Versorgungsanschlüssen (7, 8) zu ziehen;
wobei der Laststrom den Ruhestrom um wenigstens fünfzig Prozent übersteigt und der Ruhestrom kleiner als fünfzehn Mikroampere ist; und
wobei der Sensor (1) ausgewählt ist aus
einem Sensor ausschliesslich bestehend aus einer Siliziumcarbid-Fotodiode und dem ersten und dem zweiten Sensoranschluss oder
einem Sensor umfassend eine Silizium-Fotodiode und den ersten und den zweiten Sensoranschluss und mindestens ein optisches Filter.

Figure DE202020106475U1_0000
A sensor arrangement for a combustion device, the sensor arrangement comprising:
a sensor (1) comprising a first and a second sensor connection, wherein the sensor (1) is designed to generate a signal offset between its sensor connections in response to receiving a first amount of light of preferably 1.6 · 10 -3 watts per square meter, and in response to receiving a second amount of light less than 1.6 x 10 -3 watts per square meter, generate equal signals at its terminals;
a differential amplifier (2) which comprises a first (7) and a second (8) supply connection, an output channel (3), an inverting (-) and a non-inverting (+) input channel;
a load element (6) which connects the output channel (3) to one of the supply connections (7, 8);
wherein the first sensor connection is electrically connected to the inverting (-) input channel and the second sensor connection is electrically connected to the non-inverting (+) input channel, so that the sensor (1) is designed to apply signals to the input channels (-, +) ;
wherein the differential amplifier (2) is designed to generate a current at its output channel (3) in response to the signal offset which is applied between the inverting (-) and the non-inverting (+) input channel, and the load element (6) is designed to dissipate a first amount of power as a function of the current generated at the output channel (3);
wherein the differential amplifier (2) is configured to draw a load current from the supply connections (7, 8) in response to the signal offset being applied between the inverting (-) and the non-inverting (+) input channel;
wherein the differential amplifier (2) is designed to draw a quiescent current from the supply connections (7, 8) in response to the fact that identical signals are applied by the sensor (1) to the input channels (-, +);
wherein the load current exceeds the quiescent current by at least fifty percent and the quiescent current is less than fifteen microamps; and
wherein the sensor (1) is selected from
a sensor consisting exclusively of a silicon carbide photodiode and the first and the second sensor connection or
a sensor comprising a silicon photodiode and the first and second sensor connections and at least one optical filter.
Figure DE202020106475U1_0000

Description

Hintergrundbackground

Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Vorrichtungen zur Flammenerfassung in Verbrennungsgeräten. Insbesondere bezieht sich die sofortige Offenbarung auf eine Flammenerfassung, die nicht auf CdS-Dioden basiert.The present disclosure relates generally to devices for flame detection in combustion appliances. In particular, the immediate disclosure relates to flame detection that is not based on CdS diodes.

Verbrennungsgeräte für fossile Brennstoffe wie Gasbrenner oder Ölbrenner sind im Allgemeinen auf optische Sensoren angewiesen, die das Vorhandensein einer Flamme erfassen. Von diesen optischen Sensoren empfangene Signale werden verarbeitet, um einen sicheren Betrieb des Gerätes zu gewährleisten.Combustion devices for fossil fuels such as gas burners or oil burners generally rely on optical sensors that detect the presence of a flame. Signals received from these optical sensors are processed to ensure safe operation of the device.

Optische Sensoren, die zur Flammenerkennung geeignet sind, müssen eine Vielzahl widersprüchlicher technischer Anforderungen erfüllen. Sie müssen niedrige Dunkelströme aufweisen, damit Fehlalarme vermieden werden. Geeignete Sensoren müssen auch empfindlich genug sein, um geringe Mengen an einfallendem Licht wie 0.5 Lux zu erfassen. Mit anderen Worten, die Sensoren und ihre Detektionsschaltungen müssen sowohl falsch positive (Typ I-Fehler) als auch falsch negative (Typ II-Fehler) minimieren. Die zusätzliche Anforderung kostengünstiger Sensoren verschärft das Problem weiter.Optical sensors that are suitable for flame detection have to meet a large number of contradicting technical requirements. They must have low dark currents in order to avoid false alarms. Suitable sensors must also be sensitive enough to detect small amounts of incident light such as 0.5 lux. In other words, the sensors and their detection circuitry must minimize both false positives (Type I errors) and false negatives (Type II errors). The additional requirement of inexpensive sensors exacerbates the problem.

Bekannte Sensoren, die zur Flammenerkennung geeignet sind, umfassen aufgrund geringer Dunkelströme Cadmiumsulfid (CdS) -Sensoren. Die Verwendung solcher Sensoren bei der Flammenerkennung ist weit verbreitet. Tatsächlich stehen CdS-Fotowiderstände aufgrund von RoHS-Vorgaben (Restrictions on Hazard Substances) kurz vor dem Aus. Da CdS-Elemente auslaufen, müssen geeignete Ersatzprodukte gefunden werden.Known sensors that are suitable for flame detection include cadmium sulfide (CdS) sensors due to the low dark currents. The use of such sensors in flame detection is widespread. In fact, due to RoHS (Restrictions on Hazard Substances) regulations, CdS photo resistors are about to be extinguished. Since CdS elements are being phased out, suitable replacement products must be found.

Das chinesische Patent CN101221071B wurde am 6. Oktober 2010 erteilt und lehrt eine Flammenerkennungsvorrichtung. CN101221071B offenbart eine Schaltung mit einem Lichtempfangselement 11 und mit einem Flammenmelder 20. Das Lichtempfangselement 11 umfasst eine Si-Fotodiode und ist über ein Kabel 30 mit dem Detektor 20 verbunden. Eine Filterschaltung 13 und eine Dunkelstromaddiererschaltung 12 sind zwischen dem Kabel 30 und dem Lichtempfangselement 11 angeordnet. Die Filterschaltung 13 dient dazu, nachteilige Einflüsse aufgrund von Rauschen zu minimieren. Zusätzlich verhindert eine Diode 14 Fehler aufgrund der Polaritätsumkehr.The Chinese patent CN101221071B was issued on October 6, 2010 and teaches a flame detection device. CN101221071B discloses a circuit having a light receiving element 11 and with a flame detector 20th . The light receiving element 11 comprises a Si photodiode and is connected to the detector via a cable 30 20th connected. A filter circuit 13 and a dark current adder circuit 12 are between the cable 30 and the light receiving element 11 arranged. The filter circuit 13 serves to minimize adverse influences due to noise. In addition, a diode prevents 14th Polarity reversal error.

Am 21. September 2005 ist das europäische Patent EP0942232B1 erteilt. EP0942232B1 lehrt einen Flammensensor mit dynamischer Empfindlichkeitseinstellung. Die Offenbarung von EP0942232B1 konzentriert sich auf die Flammenerkennung in Gasturbinen.At the 21st . September 2005 is the European patent EP0942232B1 granted. EP0942232B1 teaches a flame sensor with dynamic sensitivity adjustment. The revelation of EP0942232B1 focuses on flame detection in gas turbines.

Eine Schaltung mit zwei Verstärkern U1A und U1B wird verwendet, um die Empfindlichkeit dynamisch einzustellen. Eine Fotodiode D4 aus Siliziumcarbid (SiC) ist mit dem nicht invertierenden Eingang des Verstärkers U1A verbunden. Die Verstärkung des Verstärkers U1A wird über einen Schalter Q1 gesteuert. Wenn der Schalter Q1 leitet, wird ein Widerstand R4 überbrückt. Da R4 Teil der Rückkopplungsschleife ist, welche die Verstärkung des Verstärkers U1A steuert, beeinflusst Q1 auch die Empfindlichkeit der Schaltung. Der Verstärker U1B wandelt in Verbindung mit einem Transistor Q2 die Ausgangsspannung von U1A in elektrischen Strom um.A circuit with two amplifiers U1A and U1B is used to adjust the sensitivity dynamically. A silicon carbide (SiC) photodiode D4 is connected to the non-inverting input of amplifier U1A. The gain of the amplifier U1A is controlled by a switch Q1. When switch Q1 conducts, a resistor R4 is bridged. Since R4 is part of the feedback loop that controls the gain of amplifier U1A, Q1 also affects the sensitivity of the circuit. The amplifier U1B, in conjunction with a transistor Q2, converts the output voltage of U1A into electrical current.

Die Schaltung von EP0942232B1 verwendet eine Siliziumcarbid (SiC) -Diode, die (ultraviolettes) Licht bei Wellenlängen bei etwa 310 Nanometer detektiert. EP0942232B1 verwendet mehrere Verstärker U1A, U1 B und Q2, die jeweils Ursache von Fehlern sein können. Die Spezifikation von EP0942232B1 lehrt den Anschluss der Flammenerkennungsschaltung über ein einzelnes Drahtpaar W1, W2. Die Drähte W1 und W2 versorgen die Schaltung mit Strom und führen auch das Ausgangssignal der Schaltung.The circuit of EP0942232B1 uses a silicon carbide (SiC) diode that detects (ultraviolet) light at wavelengths around 310 nanometers. EP0942232B1 uses several amplifiers U1A, U1 B and Q2, each of which can be the cause of errors. The specification of EP0942232B1 teaches connecting the flame detection circuit via a single pair of wires W1, W2. Wires W1 and W2 provide power to the circuit and also carry the output of the circuit.

Die Patentanmeldung DE2654881A1 wurde am 3. Dezember 1976 eingereicht und am 21. September 1978 veröffentlicht. DE2654881A1 offenbart eine Flammenüberwachungseinrichtung mit zwei Einheiten. Eine erste Einheit umfasst einen Sensor und einen Verstärker. Eine zweite Einheit umfasst Verbindungen zur Energieversorgung sowie an ein Relais für ein Warnlicht. Das Relais für das Warnlicht ist dabei an einen Ausgang des Verstärkers angeschlossen. Mithin wird eine Flamme anhand eines Stromes am Ausgang und nicht anhand eines Stromes am Eingang des Verstärkers detektiert.The patent application DE2654881A1 was filed on December 3, 1976 and published on September 21, 1978. DE2654881A1 discloses a two-unit flame monitor. A first unit comprises a sensor and an amplifier. A second unit includes connections to the power supply and to a relay for a warning light. The relay for the warning light is connected to an output of the amplifier. A flame is therefore detected on the basis of a current at the output and not on the basis of a current at the input of the amplifier.

Ein europäisches Patent EP3339736B1 wurde am 17. November 2017 angemeldet und am 10. April 2019 erteilt. EP3339736B1 beansprucht eine Priorität vom 21. Dezember 2016. Das europäische Patent EP3339736B1 befasst sich mit Detektion von Flammen in Verbrennungsvorrichtungen. Insbesondere befasst sich EP3339736B1 mit einer Anordnung zur Detektion von Flammen, in welcher auf eine Diode aus CdS verzichtet wird. Der Einsatz einer Diode aus Silizium (Si) anstelle einer Diode aus CdS wird unter anderem ermöglicht durch einen Verstärker mit tiefem Ruhestrom. Das Vorhandensein einer Flamme wird anhand eines Anstieges des elektrischen Stromes, welcher den Verstärker versorgt, detektiert.A European patent EP3339736B1 was registered on November 17, 2017 and granted on April 10, 2019. EP3339736B1 claims priority dated December 21, 2016. The European patent EP3339736B1 deals with the detection of flames in combustion devices. Specifically deals EP3339736B1 with an arrangement for the detection of flames, in which a diode made of CdS is dispensed with. The use of a diode made of silicon (Si) instead of a diode made of CdS is made possible, among other things, by an amplifier with a low quiescent current. The presence of a flame is detected on the basis of an increase in the electrical current which supplies the amplifier.

Die vorliegende Offenbarung lehrt eine Schaltung zur Flammenerkennung, welche auf die CdS-Technologie verzichtet. Die vorliegende Offenbarung konzentriert sich auf eine Schaltung zur Verwendung in Verbrennungsgeräten für fossile Brennstoffe. Die vorliegende Offenbarung konzentriert sich ferner auf eine Schaltung zur Verwendung in Verbrennungsgeräten für Wasserstoff und/oder Mischungen enthaltend Wasserstoff.The present disclosure teaches a circuit for flame detection which dispenses with the CdS technology. The present The disclosure focuses on a circuit for use in fossil fuel combustion devices. The present disclosure further focuses on a circuit for use in combustion devices for hydrogen and / or mixtures containing hydrogen.

ZusammenfassungSummary

Für reine Wasserstoffflammen ist die Flammenüberwachung nach dem Ionisationsprinzip nicht möglich, da es in reinen Wasserstofflammen keine durchgängige Leitfähigkeit von der Ionisationselektrode zum Brenner gibt. Daher müssen andere Sensoren für die Aufgabe der Flammendetektion, das heisst ob eine Flamme vorhanden ist oder nicht, herangezogen werden.For pure hydrogen flames, flame monitoring according to the ionization principle is not possible, since there is no continuous conductivity from the ionization electrode to the burner in pure hydrogen flames. Therefore, other sensors have to be used for the task of flame detection, i.e. whether a flame is present or not.

Die vorliegende Offenbarung nutzt die Erkenntnis, dass im ultravioletten (UV) Bereich sensitive Halbleitersensoren aufgrund ihrer spektralen Sensitivität sehr gut bis hervorragend zum emittierten Spektrum einer Wasserstoffflamme passen. Die Empfindlichkeit bezüglich der Lichtintensität ist geringer als bei UV-Röhren, im Fall von Siliziumcarbid-Fotodioden aber doch relativ hoch. Die Lebensdauer ist beträchtlich höher als bei UV-Röhren. Zudem sind Halbleiter-Fotodioden wesentlich kostengünstiger als UV-Zellen.The present disclosure makes use of the knowledge that in the ultraviolet (UV) range sensitive semiconductor sensors, due to their spectral sensitivity, fit very well to outstandingly with the emitted spectrum of a hydrogen flame. The sensitivity to the light intensity is lower than with UV tubes, but in the case of silicon carbide photodiodes it is relatively high. The service life is considerably longer than that of UV tubes. In addition, semiconductor photodiodes are much cheaper than UV cells.

Die vorliegende Offenbarung stellt eine Vorrichtung und/oder eine Schaltung zum Anzeigen des Vorhandenseins einer Flamme in einer Verbrennungsvorrichtung bereit. Zu diesem Zweck wird ein Differenzverstärker verwendet, der (im Wesentlichen) einen Spannungsabfall von Null über einer Fotodiode aufrechterhält. Das heisst, die Fotodiode ist nicht in Sperrrichtung vorgespannt und arbeitet nicht im fotoleitenden Modus. Die Fotodiode wird an den invertierenden Eingang des Differenzverstärkers angeschlossen. Der in der nachstehend beschriebenen Schaltung verwendete Differenzverstärker zeigt einen Ruhestrom, der geringer als ein zulässiger Dunkelstrom ist.The present disclosure provides an apparatus and / or circuit for indicating the presence of a flame in a combustion device. A differential amplifier is used for this purpose, which maintains (essentially) a zero voltage drop across a photodiode. That is, the photodiode is not reverse biased and does not operate in photoconductive mode. The photodiode is connected to the inverting input of the differential amplifier. The differential amplifier used in the circuit described below shows a quiescent current that is less than a permissible dark current.

Da die Fotodiode nicht in Sperrrichtung vorgespannt ist, wird der von der Fotodiode erzeugte Dunkelstrom minimiert. Die Verwendung eines Differenzverstärkers mit geringer Stromversorgung verringert auch das Risiko von Fehlalarmen. Mit anderen Worten wird ein Differenzverstärkers mit einer geringen Stromaufnahme verwendet, um die Anzeige einer Flamme zu verhindern, wenn keine Flamme vorhanden ist (Fehler vom Typ I).Since the photodiode is not reverse biased, the dark current generated by the photodiode is minimized. Using a differential amplifier with a low power supply also reduces the risk of false positives. In other words, a differential amplifier with a low power consumption is used to prevent a flame from being displayed when there is no flame (type I error).

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Einstellung der Empfindlichkeit der Flammendetektion zu ermöglichen. Insbesondere soll dies in einer Verbrennungsvorrichtung erfolgen.It is an object of the present disclosure to enable the sensitivity of the flame detection to be adjusted. In particular, this should take place in a combustion device.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Schaltung bereitzustellen, welche anhand einer Zweidrahtleitung angeschlossen werden kann.A further object of the present disclosure is to provide a circuit which can be connected using a two-wire line.

Es ist eine verwandte Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Schaltung bereitzustellen, wobei eine Zweidrahtleitung ein Versorgungssignal und ebenso ein Signal, welches die Sensorausgabe angibt, bereitstellt.It is a related object of the present disclosure to provide a circuit wherein a two-wire line provides a supply signal and also a signal indicative of the sensor output.

Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Lösung herbeizuführen, die mit bestehenden Lösungen abwärtskompatibel ist.It is yet another object of the present disclosure to provide a solution that is backward compatible with existing solutions.

Es ist eine verwandte Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Schaltung bereitzustellen, die in eine bestehende Verbrennungsvorrichtung eingesteckt werden kann. Mithin können vorhandene Sensoren und/oder Sensorkreise ersetzt werden.It is a related object of the present disclosure to provide a circuit that can be plugged into an existing combustion device. Existing sensors and / or sensor circuits can therefore be replaced.

Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Schaltung mit minimaler Versorgungsspannung bereitzustellen.It is yet another object of the present disclosure to provide a minimum supply voltage circuit.

Es ist immer noch eine verwandte Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Schaltung zum Anzeigen des Vorhandenseins einer Flamme bereitzustellen, wobei der Differenzverstärker als Operationsverstärker ausgebildet ist.It is still a related object of the present disclosure to provide a circuit for indicating the presence of a flame, wherein the differential amplifier is configured as an operational amplifier.

Es ist auch eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Lösung mit einem minimalen Nullpunktfehler bereitzustellen.It is also an object of the present disclosure to provide a solution with a minimal zero point error.

Es ist auch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Schaltung zur Detektion des Vorhandenseins einer Flamme bereitzustellen, bei der nachteilige Einflüsse aufgrund von (parasitären) Leckströmen minimiert werden.It is also a further object of the present disclosure to provide a circuit for detecting the presence of a flame, in the case of which adverse influences due to (parasitic) leakage currents are minimized.

Es ist ferner Gegenstand der vorliegenden Offenbarung, eine Verbrennungsvorrichtung mit einer Vorrichtung zur Flammenerkennung und/oder mit einer Schaltung zur Flammenerkennung gemäss der vorliegenden Offenbarung bereitzustellen. Insbesondere soll eine solche Verbrennungsvorrichtung für fossile Brennstoffe und/oder Wasserstoff bereitgestellt werden.It is also the object of the present disclosure to provide a combustion device with a device for flame detection and / or with a circuit for flame detection according to the present disclosure. In particular, such a combustion device should be provided for fossil fuels and / or hydrogen.

FigurenlisteFigure list

Verschiedene Merkmale werden dem Fachmann aus der folgenden detaillierten Beschreibung der offenbarten nicht einschränkenden Ausführungsformen ersichtlich. Die Zeichnungen, die der detaillierten Beschreibung beiliegen, können kurz wie folgt beschrieben werden:

  • 1 zeigt schematisch ein Schaltbild einer Diodenanordnung gemäss der vorliegenden Offenbarung.
  • 2 zeigt schematisch eine Diodenanordnung, welche mit einer Versorgungs- und Detektionsschaltung verbunden ist.
  • 3 zeigt schematisch eine Diodenanordnung, die von einem Brückengleichrichter gespiesen wird.
  • 4 stellt die Emission einer Wasserstoffflamme dem Messbereich einer UV-Röhre gegenüber.
  • 5 stellt die Emission einer Wasserstoffflamme dem Messbereich einer Silizium-Fotodiode gegenüber.
  • 6 stellt die Emission einer Wasserstoffflamme dem Messbereich einer (mehrfach) gefilterten Silizium-Fotodiode gegenüber.
  • 7 stellt die Emission einer Wasserstoffflamme dem Messbereich einer Siliziumcarbid-Fotodiode gegenüber.
Various features will become apparent to those skilled in the art from the following detailed description of the disclosed non-limiting embodiments. The drawings that accompany the detailed description can be briefly described as follows:
  • 1 schematically shows a circuit diagram of a diode arrangement according to the present disclosure.
  • 2 shows schematically a diode arrangement which is connected to a supply and detection circuit.
  • 3 shows schematically a diode arrangement which is fed by a bridge rectifier.
  • 4th compares the emission of a hydrogen flame with the measuring range of a UV tube.
  • 5 compares the emission of a hydrogen flame with the measuring range of a silicon photodiode.
  • 6th compares the emission of a hydrogen flame with the measuring range of a (multiple) filtered silicon photodiode.
  • 7th compares the emission of a hydrogen flame with the measuring range of a silicon carbide photodiode.

Detaillierte BeschreibungDetailed description

1 zeigt eine Sensoranordnung mit einem Sensor in Form einer Fotodiode 1 und mit einem Differenzverstärker 2. Der Differenzverstärker 2 umfasst invertierende (-) und nicht invertierende (+) Eingangskanäle. Die beiden Anschlüsse des Sensors 1 und/oder der Fotodiode 1 sind mit dem invertierenden (-) und dem nicht invertierenden (+) Eingangskanal des Differenzverstärkers 2 verbunden. Insbesondere können die beiden Anschlüsse des Sensors 1 und/oder der Fotodiode 1 direkt mit dem invertierenden (-) und dem nicht invertierenden (+) Eingangskanal des Differenzverstärkers 2 verbunden sein. Die Anode des Sensors 1 und/oder der Fotodiode 1 ist vorteilhafterweise mit dem nicht invertierenden (+) Eingangskanal des Differenzverstärkers 2 verbunden. Insbesondere kann die Anode des Sensors 1 und/oder der Fotodiode 1 direkt mit dem nicht invertierenden (+) Eingangskanal des Differenzverstärkers 2 verbunden sein. Die Kathode des Sensors 1 und/oder der Fotodiode 1 ist vorteilhafterweise mit dem invertierenden (-) Eingangskanal des Differenzverstärkers 2 verbunden. Insbesondere kann die Kathode des Sensors 1 und/oder der Fotodiode 1 direkt mit dem invertierenden (-) Eingangskanal des Differenzverstärkers 2 verbunden sein. 1 shows a sensor arrangement with a sensor in the form of a photodiode 1 and with a differential amplifier 2 . The differential amplifier 2 includes inverting (-) and non-inverting (+) input channels. The two connections of the sensor 1 and / or the photodiode 1 are connected to the inverting (-) and the non-inverting (+) input channel of the differential amplifier 2 connected. In particular, the two connections of the sensor 1 and / or the photodiode 1 directly to the inverting (-) and the non-inverting (+) input channel of the differential amplifier 2 be connected. The anode of the sensor 1 and / or the photodiode 1 is advantageously connected to the non-inverting (+) input channel of the differential amplifier 2 connected. In particular, the anode of the sensor 1 and / or the photodiode 1 directly to the non-inverting (+) input channel of the differential amplifier 2 be connected. The cathode of the sensor 1 and / or the photodiode 1 is advantageously connected to the inverting (-) input channel of the differential amplifier 2 connected. In particular, the cathode of the sensor 1 and / or the photodiode 1 directly to the inverting (-) input channel of the differential amplifier 2 be connected.

In einer Ausführungsform umfasst der Sensor 1 eine Siliziumdiode. In einer speziellen Ausführungsform ist der Sensor 1 eine Siliziumdiode. In einer Ausführungsform umfasst der Sensor 1 eine Siliziumcarbid (SiC) -Diode. In einer speziellen Ausführungsform ist der Sensor 1 eine Siliziumcarbid (SiC) -Diode. Insbesondere in einer Verbrennungsvorrichtung zur Verbrennung von Wasserstoff oder von Mischungen enthaltend Wasserstoff kann der Sensor 1 eine Siliziumcarbid (SiC) -Diode umfassen. In einer Verbrennungsvorrichtung zur Verbrennung von Wasserstoff oder von Mischungen enthaltend Wasserstoff kann der Sensor 1 eine Siliziumcarbid (SiC) -Diode sein.In one embodiment, the sensor comprises 1 a silicon diode. In a special embodiment the sensor is 1 a silicon diode. In one embodiment, the sensor comprises 1 a silicon carbide (SiC) diode. In a special embodiment the sensor is 1 a silicon carbide (SiC) diode. In particular in a combustion device for the combustion of hydrogen or mixtures containing hydrogen, the sensor can 1 comprise a silicon carbide (SiC) diode. In a combustion device for the combustion of hydrogen or mixtures containing hydrogen, the sensor 1 be a silicon carbide (SiC) diode.

Für Zwecke der Flammenerfassung ist es wünschenswert, dass der Sensor 1 einen niedrigen Wert des parasitären Parallelwiderstandes aufweist. Ein von dem Sensor 1 und/oder der Fotodiode 1 erzeugter Fotostrom kann ansonsten durch den parasitären Parallelwiderstand des Sensors 1 und/oder der Fotodiode 1 verbraucht werden. Niedrige Werte des parasitären Parallelwiderstandes gehen häufig mit niedrigen Werten des Dunkelstromes IR einher. Es ist auch wünschenswert, eine Fotodiode 1 mit einem kleinen Temperaturkoeffizienten zu verwenden. Ein kleiner Temperaturkoeffizient macht das Gerät und seinen Stromkreis weniger empfindlich gegenüber Temperaturänderungen in einem Verbrennungsgerät. Der Temperaturkoeffizient Tc des Kurzschlussstromes Isc (bei 25 Grad Celsius) ist vorzugsweise weniger als 0.5 Prozent pro Kelvin, noch bevorzugter weniger als 0.3 Prozent pro Kelvin, noch bevorzugter weniger als 0.1 Prozent pro Kelvin oder sogar 0.04 Prozent pro Kelvin.For the purpose of flame detection it is desirable that the sensor 1 has a low value of the parasitic parallel resistance. One from the sensor 1 and / or the photodiode 1 The photocurrent generated can otherwise be caused by the parasitic parallel resistance of the sensor 1 and / or the photodiode 1 are consumed. Low values of the parasitic parallel resistance are often associated with low values of the dark current I R. It is also desirable to have a photodiode 1 with a small temperature coefficient to use. A small temperature coefficient makes the device and its circuit less sensitive to temperature changes in a combustion device. The temperature coefficient Tc of the short-circuit current Isc (at 25 degrees Celsius) is preferably less than 0.5 percent per Kelvin, more preferably less than 0.3 percent per Kelvin, even more preferably less than 0.1 percent per Kelvin or even 0.04 percent per Kelvin.

Zusätzlich sollte der Sensor 1 und/oder die Fotodiode 1 eine spektrale Empfindlichkeit λ10% aufweisen, welche mit einem Signal, das von einer Flamme in einem Verbrennungsgerät herrührt, übereinstimmt und/oder überlappt. In einer vorteilhaften Anordnung zeigt die Fotodiode 1 eine spektrale Empfindlichkeit λ10% zwischen 200 Nanometern und 900 Nanometern, noch bevorzugter zwischen 300 Nanometern und 900 Nanometern, noch bevorzugter zwischen 400 Nanometern und 900 Nanometern. Vorteilhafterweise zeigt der Sensor 1 und/oder die Fotodiode 1 bei Infrarotwellenlängen wie 900 Nanometern eine spektrale Empfindlichkeit, die weniger als zwanzig Prozent, vorzugsweise weniger als zehn Prozent beträgt, gegenüber einer Empfindlichkeit bei 600 Nanometern Wellenlänge.In addition, the sensor should 1 and / or the photodiode 1 have a spectral sensitivity λ 10% , which coincides with and / or overlaps with a signal originating from a flame in a combustion device. In an advantageous arrangement, the photodiode shows 1 a spectral sensitivity λ 10% between 200 nanometers and 900 nanometers, more preferably between 300 nanometers and 900 nanometers, even more preferably between 400 nanometers and 900 nanometers. The sensor advantageously shows 1 and / or the photodiode 1 at infrared wavelengths such as 900 nanometers a spectral sensitivity that is less than twenty percent, preferably less than ten percent, versus a sensitivity at 600 nanometers wavelength.

Der Sensor 1 und/oder die Fotodiode 1 kann in einer bestimmten Ausführungsform eine Diode vom Typ VEMD5510 sein. Gemäss einem Aspekt ist der Sensor 1 und/oder die Fotodiode 1 als oberflächenmontiertes Bauelement (Englisch: surface mounted device SMD) implementiert. Oberflächenmontierte Bauelemente ermöglichen kostengünstige Herstellung in grossem Massstab. Oberflächenmontierte Bauelemente ermöglichen auch miniaturisierte Schaltkreise.The sensor 1 and / or the photodiode 1 may be a VEMD5510 type diode in a particular embodiment. According to one aspect, the sensor is 1 and / or the photodiode 1 implemented as a surface-mounted device (SMD). Surface-mounted components enable low-cost, large-scale manufacture. Surface-mount components also enable miniaturized circuits.

Der Sensor 1 und/oder die Fotodiode 1 hält idealerweise erhöhten Temperaturen in einem Verbrennungsgerät stand, insbesondere erhöhten Temperaturen in oder in der Nähe einer Brennerkammer eines Verbrennungsgerätes.The sensor 1 and / or the photodiode 1 ideally withstands elevated temperatures in a combustion device, especially elevated ones Temperatures in or near a combustion chamber of a combustion device.

Der Differenzverstärker 2 verstärkt die Signaldifferenz zwischen seinen invertierenden (-) und seinen nicht invertierenden (+) Eingangskanälen. Der Differenzverstärker 2 stellt einen Ausgangskanal 3 für das verstärkte Signal bereit. Der Differenzverstärker 2 ist idealerweise ein Operationsverstärker. Gemäss einem Aspekt ist der Differenzverstärker 2 als oberflächenmontiertes Bauelement implementiert. Oberflächenmontierte Bauelemente ermöglichen kostengünstige Herstellung in grossem Massstab. Oberflächenmontierte Bauelemente ermöglichen auch miniaturisierte Schaltkreise.The differential amplifier 2 amplifies the signal difference between its inverting (-) and its non-inverting (+) input channels. The differential amplifier 2 represents an output channel 3 ready for the amplified signal. The differential amplifier 2 is ideally an operational amplifier. According to one aspect, the differential amplifier is 2 implemented as a surface mount component. Surface-mounted components enable low-cost, large-scale manufacture. Surface-mount components also enable miniaturized circuits.

Gemäss einem anderen Aspekt ist der Differenzverstärker 2 eine integrierte Schaltung (IC).In another aspect, the differential amplifier is 2 an integrated circuit (IC).

Der Differenzverstärker 2 zeigt vorteilhafterweise einen niedrigen Wert des Eingangsruhestromes. Ein niedriger Wert des Eingangsruhestromes des Differenzverstärkers 2 ergibt Vorteile hinsichtlich niedriger Fotoströme, die erfasst werden können. Der Eingangsruhestrom des Differenzverstärkers 2 (bei 25 Grad Celsius) beträgt vorzugsweise weniger als 100 Picoampere, bevorzugt jedoch weniger als zwanzig Picoampere, noch bevorzugter weniger als zehn Picoampere.The differential amplifier 2 advantageously shows a low value of the input bias current. A low value of the input bias current of the differential amplifier 2 gives advantages in terms of lower photocurrents that can be detected. The bias current of the differential amplifier 2 (at 25 degrees Celsius) is preferably less than 100 picoampere, but preferably less than twenty picoampere, even more preferably less than ten picoampere.

Der Differenzverstärker 2 weist vorteilhafterweise einen niedrigen Wert der Offsetspannung auf. Ein niedriger Wert der Offset-Spannung ergibt Vorteile in Bezug auf niedrige Signale von dem Sensor 1 und/oder der Fotodiode 1.The differential amplifier 2 advantageously has a low value of the offset voltage. A low value of the offset voltage gives advantages in relation to low signals from the sensor 1 and / or the photodiode 1 .

Die Offset-Spannung zwischen den invertierenden (-) und den nicht invertierenden (+) Anschlüssen des Differenzverstärkers 2 (bei 25 Grad Celsius) beträgt vorzugsweise weniger als fünfzig Millivolt, bevorzugt jedoch weniger als zwanzig Millivolt noch bevorzugter weniger als zehn Millivolt.The offset voltage between the inverting (-) and the non-inverting (+) terminals of the differential amplifier 2 (at 25 degrees Celsius) is preferably less than fifty millivolts, but preferably less than twenty millivolts, even more preferably less than ten millivolts.

Es ist auch wünschenswert, dass der Differenzverstärker 2 kleine Ruheströme zieht. Ansonsten ist es schwierig, kleine Änderungen der Fotoströme durch kleine Änderungen (Erhöhungen) des Versorgungsstromes zu erfassen. Gemäss einem Aspekt beträgt der Ruhestrom des Differenzverstärkers 2 bei 25 Grad Celsius und bei nominaler Versorgungsspannung weniger als fünf Mikroampere, vorzugsweise weniger als zwei Mikroampere, noch bevorzugter 1.2 Mikroampere oder weniger.It is also desirable that the differential amplifier 2 draws small currents. Otherwise it is difficult to detect small changes in the photocurrents due to small changes (increases) in the supply current. According to one aspect, the quiescent current of the differential amplifier is 2 at 25 degrees Celsius and with a nominal supply voltage less than five microamps, preferably less than two microamps, more preferably 1.2 microamps or less.

Es kann auch wichtig sein, dass der Differenzverstärker 2 auch bei kleinen Versorgungsspannungen an seinen Klemmen 7 und 8 funktioniert. Kleine Versorgungsspannungen stellen sicher, dass die in 1 gezeigte Schaltung an die Klemmen für herkömmliche CdS-Anordnungen angeschlossen werden kann. Das heisst, die Versorgungsspannungen des in 2 gezeigten Differenzverstärkers 2 sollten im gleichen Bereich liegen wie die Versorgungsspannungen herkömmlicher CdS-Anordnungen. Bei 25 Grad Celsius arbeitet der Differenzverstärker 2 vorzugsweise bei Versorgungsspannungen an seinen Klemmen 7 und 8 von nur ± 3 Volt. Der Differenzverstärker arbeitet noch bevorzugter bei Versorgungsspannungen von ± 2.5 Volt bei 25 Grad Celsius. Noch bevorzugter arbeitet der Differenzverstärker 2 bei Versorgungsspannungen von nur ± 1.2 Volt oder sogar ± 1.1 Volt bei 25 Grad Celsius.It can also be important that the differential amplifier 2 even with low supply voltages at its terminals 7th and 8th is working. Small supply voltages ensure that the in 1 The circuit shown can be connected to the terminals for conventional CdS arrangements. This means that the supply voltages of the in 2 differential amplifier shown 2 should be in the same range as the supply voltages of conventional CdS arrangements. The differential amplifier works at 25 degrees Celsius 2 preferably with supply voltages at its terminals 7th and 8th of only ± 3 volts. The differential amplifier works even more preferably at supply voltages of ± 2.5 volts at 25 degrees Celsius. The differential amplifier works even more preferably 2 with supply voltages of only ± 1.2 volts or even ± 1.1 volts at 25 degrees Celsius.

Der Sensor 1 und/oder die Fotodiode 1 stellt einen Anodenanschluss und einen Kathodenanschluss bereit.The sensor 1 and / or the photodiode 1 provides an anode connection and a cathode connection.

Der Kathodenanschluss des Sensors 1 und/oder der Fotodiode 1 ist vorteilhafterweise mit dem invertierenden (-) Eingangskanal des Differenzverstärkers 2 verbunden. Der Anodenanschluss der Fotodiode 1 ist vorteilhafterweise mit dem nicht invertierenden (+) Eingangskanal des Differenzverstärkers 2 verbunden.The cathode connection of the sensor 1 and / or the photodiode 1 is advantageously connected to the inverting (-) input channel of the differential amplifier 2 connected. The anode connection of the photodiode 1 is advantageously connected to the non-inverting (+) input channel of the differential amplifier 2 connected.

Wenn der Sensor 1 und/oder die Fotodiode 1 von einer Lichtquelle wie einer Flamme beleuchtet wird, erzeugt der Sensor 1 und/oder die Fotodiode 1 einen Fotostrom. Das von dem Sensor 1 und/oder der Fotodiode 1 erhaltene Signal wird dann durch den Differenzverstärker 2 verstärkt. Der Differenzverstärker 2 erzeugt an seinem Ausgangsanschluss 3 ein Signal, das eine Funktion der Differenz zwischen den Signalen an seinen invertierenden (-) und nicht invertierenden (+) Eingangskanälen ist. Mit anderen Worten erzeugt der Differenzverstärker 2 an seinem Ausgangsanschluss ein Signal, das eine Funktion des von dem Sensor 1 und/oder der Fotodiode 1 erzeugten Fotostromes ist.When the sensor 1 and / or the photodiode 1 is illuminated by a light source such as a flame, the sensor generates 1 and / or the photodiode 1 a photo stream. That from the sensor 1 and / or the photodiode 1 The signal obtained is then passed through the differential amplifier 2 reinforced. The differential amplifier 2 generated at its output terminal 3 a signal that is a function of the difference between the signals on its inverting (-) and non-inverting (+) input channels. In other words, the differential amplifier generates 2 at its output terminal a signal which is a function of the signal from the sensor 1 and / or the photodiode 1 generated photocurrent is.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Differenzverstärker 2 ein Operationsverstärker LPV812 vom Typ Texas Instruments@.In an advantageous embodiment, the differential amplifier is 2 an operational amplifier LPV812 of the type Texas Instruments @.

Aufgrund von Umgebungseinflüssen können sich auch Signale an den invertierenden (-) und/oder an den nicht invertierenden (+) Eingangskanälen des Differenzverstärkers 2 aufbauen. Solche Umwelteinflüsse sind im Allgemeinen unerwünscht. Die Sensoranordnung sollte solche Umgebungseinflüsse verhindern, um von dem Sensor 1 und/oder der Fotodiode 1 erhaltene Signale und Umgebungsgeräusche zu unterscheiden.Due to environmental influences, signals can also be transmitted to the inverting (-) and / or to the non-inverting (+) input channels of the differential amplifier 2 build up. Such environmental influences are generally undesirable. The sensor arrangement should prevent such environmental influences from being affected by the sensor 1 and / or the photodiode 1 distinguish received signals and ambient noise.

Die Anordnung aus 1 zeigt zwei Impedanzen 4 und 5, welche die Eingangskanäle des Differenzverstärkers 2 mit Erde verbinden. Die erste Impedanz 4 verbindet den invertierenden (-) Eingangskanal des Differenzverstärkers 2 mit Masse. Die zweite Impedanz 5 verbindet den nicht invertierenden (+) Eingangskanal des Differenzverstärkers 2 mit Masse.The arrangement out 1 shows two impedances 4th and 5 , which are the input channels of the differential amplifier 2 connect with earth. The first impedance 4th connects the inverting (-) input channel of the differential amplifier 2 with mass. The second impedance 5 connects the non-inverting (+) input channel of the differential amplifier 2 with mass.

In einer Ausführungsform ist die Impedanz 4 ein Widerstand, beispielsweise ein ohmscher Widerstand. Der Widerstand 4 wird so gewählt, dass der Widerstand 4 in Verbindung mit der Eingangskapazität des Differenzverstärkers 2 und/oder in Verbindung mit einem Kondensator parallel zum Widerstand 4 geeignete RC-Zeitkonstanten ergibt. Das Signal am Ausgangskanal 3 des Differenzverstärkers 2 kann ansonsten durch Restladungen an den Eingangskanälen des Differenzverstärkers 2 gestört werden. In einer Ausführungsform weist der Widerstand 4 einen spezifischen Widerstand von weniger als 100 Kiloohm (bei 25 Grad Celsius), vorzugsweise weniger als zwanzig Kiloohm (bei 25 Grad Celsius), noch bevorzugter weniger als zehn Kiloohm oder sogar 4.7 Kiloohm (bei 25 Grad Celsius) auf. Die Impedanz 4 hält auch den Kathodenanschluss des Sensors 1 und/oder der Fotodiode 1 (im Wesentlichen) auf Erdpotential.In one embodiment, the impedance is 4th a resistor, for example an ohmic resistor. The resistance 4th is chosen so that the resistance 4th in connection with the input capacitance of the differential amplifier 2 and / or in conjunction with a capacitor in parallel with the resistor 4th results in suitable RC time constants. The signal on the output channel 3 of the differential amplifier 2 can otherwise be caused by residual charges on the input channels of the differential amplifier 2 be disturbed. In one embodiment, the resistor 4th a specific resistance of less than 100 kiloohms (at 25 degrees Celsius), preferably less than twenty kiloohms (at 25 degrees Celsius), even more preferably less than ten kiloohms or even 4.7 kiloohms (at 25 degrees Celsius). The impedance 4th also holds the cathode connection of the sensor 1 and / or the photodiode 1 (essentially) at earth potential.

Der Sensor 1 und/oder die Fotodiode 1 arbeitet an oder nahe der Spannung Null. Folglich werden alle Probleme, die in Bezug auf Dunkelströme durch den Sensor 1 und/oder die Fotodiode 1 auftreten, gemindert. Die Impedanzen 4 und 9 bestimmen das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 2 als Funktion des Fotostromes.The sensor 1 and / or the photodiode 1 works at or near zero voltage. Consequently, all of the problems related to dark currents through the sensor 1 and / or the photodiode 1 occur, diminished. The impedances 4th and 9 determine the output signal of the differential amplifier 2 as a function of the photo current.

Ein Fotostrom geht vom Sensor 1 aus und fliesst durch die Impedanz 5 nach Masse. Das Potential am nicht invertierenden (+) Eingangskanal steigt somit an.A photo current goes from the sensor 1 and flows through the impedance 5 according to mass. The potential at the non-inverting (+) input channel thus increases.

Der Differenzverstärker 2 erzeugt dann gleiche Signale an den invertierenden (-) und nicht invertierenden (+) Eingangskanälen, indem er einen elektrischen Strom durch die Impedanz 9 (und auch durch den Sensor 1) treibt. Folglich ist der Spannungsabfall über der Impedanz 4 der gleiche wie der Spannungsabfall über der Impedanz 5.The differential amplifier 2 then generates equal signals on the inverting (-) and non-inverting (+) input channels by drawing an electrical current through the impedance 9 (and also through the sensor 1 ) drives. Hence the voltage drop across the impedance 4th the same as the voltage drop across the impedance 5 .

Die Eingangsoffsetspannung bestimmt die Genauigkeit des Differenzverstärkers 2 und auch die Vorspannung des Sensors 1. Gemäss einem Aspekt ist die Impedanz 5 ein Widerstand, beispielsweise ein ohmscher Widerstand. Der Widerstand 5 wird so gewählt, dass der Widerstand 5 in Verbindung mit der Eingangskapazität des Differenzverstärkers 2 geeignete RC-Zeitkonstanten ergibt. Das Signal am Ausgangskanal 3 des Differenzverstärkers 2 kann ansonsten durch Restladungen an den Eingangskanälen des Differenzverstärkers 2 gestört werden.The input offset voltage determines the accuracy of the differential amplifier 2 and also the bias of the sensor 1 . According to one aspect, the impedance is 5 a resistor, for example an ohmic resistor. The resistance 5 is chosen so that the resistance 5 in connection with the input capacitance of the differential amplifier 2 results in suitable RC time constants. The signal on the output channel 3 of the differential amplifier 2 can otherwise be caused by residual charges on the input channels of the differential amplifier 2 be disturbed.

Der Widerstand 5 kann beispielhaft einen spezifischen Widerstand von 2.2 Megaohm (bei 25 Grad Celsius) aufweisen. Der Widerstand 5 kann als weiteres nicht einschränkendes Beispiel einen spezifischen Widerstand von 4.7 Megaohm (bei 25 Grad Celsius) aufweisen. Der Widerstand 5 kann als wiederum ein weiteres nicht einschränkendes Beispiel einen spezifischen Widerstand von 6.8 Megaohm oder sogar zehn Megaohm (bei 25 Grad Celsius) aufweisen.The resistance 5 can for example have a specific resistance of 2.2 megohms (at 25 degrees Celsius). The resistance 5 As another non-limiting example, it may have a resistivity of 4.7 megohms (at 25 degrees Celsius). The resistance 5 As yet another non-limiting example, it may have a resistivity of 6.8 megohms or even ten megohms (at 25 degrees Celsius).

Durch Auswahl geeigneter Impedanzen 4 und/oder 5 können die Eigenschaften der Sensoranordnung an die tatsächlichen Werte des Fotostroms angepasst werden. Fotoströme können als nicht einschränkendes Beispiel aufgrund der Lichtdämpfung durch ein Gehäuse der Sensoranordnung und/oder aufgrund verschiedener verwendeter Sensoren 1 variieren.By choosing suitable impedances 4th and or 5 the properties of the sensor arrangement can be adapted to the actual values of the photocurrent. As a non-limiting example, photocurrents can occur due to the light attenuation by a housing of the sensor arrangement and / or due to various sensors used 1 vary.

Die Impedanz 5 ergibt vorteilhafterweise einen Spannungsanstieg am Ausgangskanal 3, ohne dass eine zusätzliche Verstärkung erforderlich ist. Andernfalls wäre ein höherer Verstärkungsgrad durch den Differenzverstärker 2 erforderlich. Höhere Verstärkungspegel wirken sich jedoch nachteilig auf die Offset-Spannung des Differenzverstärkers 2 aus. Eine erhöhte Offset-Spannung würde dann die Ungenauigkeiten und/oder Fehlersignale der Anordnung verschlimmern.The impedance 5 advantageously results in a voltage rise at the output channel 3 without the need for additional reinforcement. Otherwise there would be a higher gain through the differential amplifier 2 required. However, higher gain levels have a detrimental effect on the offset voltage of the differential amplifier 2 out. An increased offset voltage would then worsen the inaccuracies and / or error signals of the arrangement.

Der Fachmann versteht, dass die Charakteristik der Impedanz 5 in zu einem gewissen Grad auch kapazitiv sein kann. Der Fachmann versteht auch, dass ein kapazitives Element parallel zu einem Widerstand 5 geschaltet sein kann. Das kapazitive Element dient dazu, eine genau definierte Kapazität zwischen den Anschlüssen des Widerstandes 5 zu erzeugen. Das kapazitive Element trägt dadurch zu einer genau definierten RC-Zeitkonstante bei.Those skilled in the art understand that the characteristic of impedance 5 in can also be capacitive to a certain extent. Those skilled in the art also understand that a capacitive element is in parallel with a resistor 5 can be switched. The capacitive element is used to create a precisely defined capacitance between the connections of the resistor 5 to create. The capacitive element thereby contributes to a precisely defined RC time constant.

Die Impedanz 6 verbindet den Ausgangskanal 3 mit Masse.The impedance 6th connects the output channel 3 with mass.

Der Sensor 1 und/oder die Fotodiode 1 erzeugt unter dem Einfluss von einfallendem Licht einen Fotostrom.The sensor 1 and / or the photodiode 1 generates a photocurrent under the influence of incident light.

Das entsprechende Signal wird durch den Differenzverstärker 2 verstärkt.The corresponding signal is sent through the differential amplifier 2 reinforced.

Der Differenzverstärker 2 erzeugt dann an seinem Ausgangskanal ein Signal, das eine Funktion des Fotostromes durch den Sensor 1 und/oder die Fotodiode 1 ist. Folglich führt die Impedanz 6 eine Menge an (elektrischer) Leistung ab. Jene Menge ist eine Funktion des Fotostromes durch den Sensor 1 und/oder die Fotodiode 1.The differential amplifier 2 then generates a signal on its output channel that is a function of the photocurrent through the sensor 1 and / or the photodiode 1 is. Consequently, the impedance leads 6th a lot of (electrical) power. That amount is a function of the photo current through the sensor 1 and / or the photodiode 1 .

Die Klemmen V+, 7 und V-, 8 der Schaltung speisen diese Leistungsmenge an den Differenzverstärker 2. Die Impedanz 6 wird so gewählt, dass die Verlustleistung innerhalb akzeptabler Grenzen des Differenzverstärkers 2 liegt. Die Impedanz 6 wird auch so gewählt, dass auf die Fotodiode 1 einfallendes Licht zu einem messbaren Anstieg des Versorgungsstromes durch die Klemmen 7, 8 führt. Die Impedanz 6 wird vorzugsweise so gewählt, dass zwei Lux einfallendes Licht einen messbaren Anstieg des Versorgungsstromes ergeben. Die Impedanz 6 wird weiterhin bevorzugt so gewählt, dass ein Lux einfallendes Licht einen messbaren Anstieg des Versorgungsstromes ergibt. Die Impedanz 6 wird noch bevorzugter so gewählt, dass 1.1 Lux einfallendes Licht einen messbaren Anstieg des Versorgungsstromes ergeben. Die Impedanz 6 wird idealer Weise gewählt, dass 1.6·10-3 Watt pro Quadratmeter einfallendes Licht einen messbaren Anstieg des Versorgungsstromes ergeben.The terminals V +, 7 and V-, 8 of the circuit feed this amount of power to the differential amplifier 2 . The impedance 6th is chosen so that the power loss is within acceptable limits of the differential amplifier 2 lies. The impedance 6th is also chosen so that on the photodiode 1 incident light leads to a measurable increase in the supply current through the terminals 7th , 8th leads. The impedance 6th is preferably chosen so that two lux incident light result in a measurable increase in the supply current. The impedance 6th is furthermore preferably chosen so that a lux incident light results in a measurable increase in the supply current. The impedance 6th is even more preferably chosen so that 1.1 lux incident light results in a measurable increase in the supply current. The impedance 6th ideally, 1.6 · 10 -3 watts per square meter of incident light result in a measurable increase in the supply current.

Gemäss einem Aspekt beträgt eine messbare Erhöhung des Versorgungsstromes (der Leistung) durch die Klemmen 7, 8 mindestens das Fünffache des Wertes des Ruhestroms des Differenzverstärkers 2. Bevorzugter ist ein messbarer Anstieg des Versorgungsstroms (der Leistung) durch die Klemmen 7, 8 mindestens doppelt so hoch wie der Wert des Ruhestroms des Differenzverstärkers 2. Noch bevorzugter ist eine messbare Erhöhung des Versorgungsstromes (der Leistung) durch die Klemmen 7, 8 mindestens halb so gross wie der Ruhestrom des Differenzverstärkers 2.According to one aspect, there is a measurable increase in the supply current (the power) through the terminals 7th , 8th at least five times the value of the quiescent current of the differential amplifier 2 . More preferred is a measurable increase in the supply current (power) through the terminals 7th , 8th at least twice as high as the value of the quiescent current of the differential amplifier 2 . A measurable increase in the supply current (power) through the terminals is even more preferred 7th , 8th at least half as large as the quiescent current of the differential amplifier 2 .

In einer besonderen Ausführungsform führt eine Überabtastung zu weiteren Verbesserungen des Signal-Rausch-Verhältnisses des Signales zwischen den Klemmen 7 und 8.In a particular embodiment, oversampling leads to further improvements in the signal-to-noise ratio of the signal between the terminals 7th and 8th .

In einer Ausführungsform ist die Impedanz 6 ein Widerstand wie beispielsweise ein ohmscher Widerstand. In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Widerstand 6 bei 25 Grad Celsius einen spezifischen Widerstand von 100 Kiloohm oder 68 Kiloohm oder 47 Kiloohm oder 33 Kiloohm oder 22 Kiloohm oder zehn Kiloohm auf.In one embodiment, the impedance is 6th a resistor such as an ohmic resistor. In a preferred embodiment, the resistor 6th at 25 degrees Celsius a specific resistance of 100 kiloohm or 68 kiloohm or 47 kiloohm or 33 kiloohm or 22 kiloohm or ten kiloohm.

Die Klemmen 7 und 8 sind vorteilhafterweise als kompatibel mit den Klemmen bestehender CdS-basierter Anordnungen implementiert. Die Klemmen 7 und 8 stellen vorzugsweise geeignete Stecker und/oder geeignete Buchsen bereit, die es ermöglichen, die Klemmen 7 und 8 leicht an (die Klemmen) eines vorhandenen Verbrennungsgerätes anzuschliessen. Eine Rückkopplungsschleife mit den Rückkopplungselementen 9, 10 verbindet den Ausgangskanal 3 des Differenzverstärkers 2 mit seinem invertierenden (-) Eingangskanal. Das Rückkopplungselement 9 ist vorzugsweise ein Widerstand wie beispielsweise ein ohmscher Widerstand. Das Rückkopplungselement 10 ist vorzugsweise ein Kondensator.The clamps 7th and 8th are advantageously implemented as compatible with the terminals of existing CdS-based arrangements. The clamps 7th and 8th preferably provide suitable plugs and / or suitable sockets that enable the terminals 7th and 8th easy to connect to (the terminals) of an existing combustion device. A feedback loop with the feedback elements 9 , 10 connects the output channel 3 of the differential amplifier 2 with its inverting (-) input channel. The feedback element 9 is preferably a resistor such as an ohmic resistor. The feedback element 10 is preferably a capacitor.

Das Signal Uaus am Ausgangskanal 3 des Differenzverstärkers 2 ist eine Funktion des spezifischen Widerstandes Rrück von Element 9: U a u s = f ( R rück )

Figure DE202020106475U1_0001
The signal U out on the output channel 3 of the differential amplifier 2 is a function of the resistivity R back of the element 9 : U a u s = f ( R. back )
Figure DE202020106475U1_0001

Im Idealfall ist Uaus ein Polynom erster Ordnung des spezifischen Widerstandes Rrück.In the ideal case, U out is a first order polynomial of the specific resistance R back .

Uaus ist auch Funktion des Produktes Rrück Ifot aus Widerstand Rrück von Element 9 und Fotostrom Ifot durch den Sensor 1 und/oder die Fotodiode 1: U aus = f ( R rück I fot )

Figure DE202020106475U1_0002
U out is also a function of the product R back I fot from the resistance R back of the element 9 and photo current I fot through the sensor 1 and / or the photodiode 1 : U out = f ( R. back I. fot )
Figure DE202020106475U1_0002

Ferner kann Uaus ein Polynom erster Ordnung des Produktes Rrück Ifot aus Widerstand Rrück von Element 9 und Fotostrom Ifot durch die Fotodiode 1 sein. In einer Ausführungsform hängt Uaus auch von den Werten R4 und R5 für die Impedanzen 4 und 5 ab: U aus = ( R 5 + R rück R 5 R 4 + R rück ) I fot

Figure DE202020106475U1_0003
Furthermore, U out can be a first order polynomial of the product R back I fot from resistance R back from element 9 and photocurrent I fot through the photodiode 1 be. In one embodiment, U from also depends on the values R 4 and R 5 for the impedances 4th and 5 from: U out = ( R. 5 + R. back R. 5 R. 4th + R. back ) I. fot
Figure DE202020106475U1_0003

Da der Fotostrom Ifot bei kleinen einfallenden Lichtwerten kleine Werte erreicht, werden grosse Werte von Rrück benötigt, um signifikante Änderungen der Ausgangsspannung Uaus zu erzeugen.Since the photocurrent I fot reaches small values with small incident light values, large values of R back are required in order to generate significant changes in the output voltage U out.

Geeignete Werte des spezifischen Widerstandes des Elementes 9 mildern nachteilige Einflüsse aufgrund von Offsetspannungen und/oder Vorspannungsströmen usw. Der spezifische Widerstand des Elementes 9 kann beispielsweis 0.47 Megaohm bei 25 Grad Celsius erreichen. Der spezifische Widerstand des Elementes 9 kann gemäss einem anderen nicht einschränkenden Beispiel 2 Megaohm bei 25 Grad Celsius erreichen. Der spezifische Widerstand des Elementes 9 kann gemäss wiederum einem weiteren nicht einschränkenden Beispiel 1 Megaohm bei 25 Grad Celsius betragen.Appropriate values of the resistivity of the element 9 mitigate adverse influences due to offset voltages and / or bias currents, etc. The resistivity of the element 9 can for example reach 0.47 megaohms at 25 degrees Celsius. The resistivity of the element 9 According to another non-limiting example, it can reach 2 megaohms at 25 degrees Celsius. The resistivity of the element 9 can, in turn, according to a further non-limiting example, be 1 megohm at 25 degrees Celsius.

Es ist auch vorgesehen, dass Element 9 ein Potentiometer sein kann. Auf diese Weise kann die Empfindlichkeit der in 1 gezeigten Schaltung eingestellt werden.It is also provided that item 9 can be a potentiometer. In this way, the sensitivity of the in 1 circuit shown.

Das Rückkopplungselement 10 ist vorteilhafterweise ein Kondensator. Der Kondensator 10 ist parallel zum Widerstand 9 und/oder zur Impedanz 9 geschaltet. Der Kondensator 10 trägt zur Optimierung der dynamischen Eigenschaften des Systems bei und/oder hemmt die Instabilität beispielsweise des Differenzverstärkers 2.The feedback element 10 is advantageously a capacitor. The condenser 10 is parallel to the resistor 9 and / or impedance 9 switched. The condenser 10 contributes to the optimization of the dynamic properties of the system and / or inhibits the instability of the differential amplifier, for example 2 .

Die Wahl des Kondensators 10 hängt von der Eingangskapazität des Differenzverstärkers 2 ab. Die Kapazität des Elementes 10 hängt auch vom spezifischen Widerstand des Rückkopplungswiderstandes 9 und/oder der Rückkopplungsimpedanz 9 ab. Zusätzlich wird die Wahl der Kapazität 10 durch die Kapazität der Fotodiode 1 und/oder des Sensors 1 beeinflusst. In einer beispielhaften Ausführungsform ist der Kondensator ein 100 Nanofarad Kondensator oder ein zwanzig Nanofarad Kondensator oder ein 100 Picofarad Kondensator oder ein zwanzig Picofarad Kondensator.The choice of capacitor 10 depends on the input capacitance of the differential amplifier 2 from. The capacity of the element 10 also depends on the resistivity of the feedback resistor 9 and / or the feedback impedance 9 from. In addition, the choice of capacity 10 through the Capacity of the photodiode 1 and / or the sensor 1 influenced. In an exemplary embodiment, the capacitor is a 100 nanofarad capacitor or a twenty nanofarad capacitor or a 100 picofarad capacitor or a twenty picofarad capacitor.

Der Fachmann versteht, dass die Charakteristik des Widerstandes 9 und/oder der Impedanz 9 zu einem gewissen Grad auch kapazitiv sein kann.Those skilled in the art understand that the characteristic of resistance 9 and / or the impedance 9 can also be capacitive to a certain extent.

Gemäss einer besonderen Ausführungsform sind die Rückkopplungselemente 9 und 10 als ein einzelnes resistiv-kapazitives Element implementiert.According to a particular embodiment, the feedback elements are 9 and 10 implemented as a single resistive-capacitive element.

Es ist auch vorgesehen, dass auf den Kondensator 10 verzichtet werden kann.It is also provided that on the capacitor 10 can be dispensed with.

Es ist ferner vorgesehen, auf die Rückkopplungsschleife zwischen dem Ausgangskanal 3 und dem nicht invertierenden (+) Eingangskanal des Differenzverstärkers 2 zu verzichten.It is also provided on the feedback loop between the output channel 3 and the non-inverting (+) input channel of the differential amplifier 2 to renounce.

In dieser speziellen Ausführungsform wird der Differenzverstärker 2 effektiv zu einem Komparator. Dementsprechend erzeugt der Differenzverstärker 2 ein hohes Ausgangssignal (wie 3 Volt, 2.5 Volt, 1.2 Volt oder 1.1 Volt), das einen Fotostrom durch den Sensor 1 und/oder die Fotodiode 1 bewirkt.In this particular embodiment, the differential amplifier 2 effectively to a comparator. Accordingly, the differential amplifier generates 2 a high output signal (such as 3 volts, 2.5 volts, 1.2 volts, or 1.1 volts) that causes a photocurrent through the sensor 1 and / or the photodiode 1 causes.

Der Differenzverstärker 2 erzeugt ein niedriges Ausgangssignal (im Wesentlichen 0 Volt), wenn kein Fotostrom durch die Diode 1 fliesst. Die Ausführungsform verwendet vorteilhafterweise eine positive Rückkopplungsschleife zwischen dem Ausgangskanal 3 des Differenzverstärkers 2 und seinem nicht invertierenden (+) Eingangskanal. Die Ausführungsform beruht idealerweise auf einem Sensor 1 und/oder auf einer Fotodiode 1, der oder die (im Wesentlichen) lineare Eigenschaften in dem relevanten Betriebsbereich aufweist.The differential amplifier 2 produces a low output signal (essentially 0 volts) when there is no photocurrent through the diode 1 flows. The embodiment advantageously uses a positive feedback loop between the output channel 3 of the differential amplifier 2 and its non-inverting (+) input channel. The embodiment is ideally based on a sensor 1 and / or on a photodiode 1 that has (substantially) linear properties in the relevant operating range.

Unter Bezugnahme auf 2 wird nun eine Verbindung zwischen der Sensoranordnung und einer Versorgungs- und Detektionsschaltung 11 angezeigt. Die Versorgungs- und Detektionsschaltung 11 dient dazu, die Sensoranordnung mit elektrischem Strom und/oder mit elektrischer Energie zu versorgen. Die Versorgungs- und Detektionsschaltung 11 dient auch dazu, Änderungen des Stromes und/oder der Leistung der Sensoranordnung aufgrund des Empfangslichtes des Sensors 1 und/oder der Fotodiode 1 zu erfassen. Die Sensoranordnung sieht ein Paar Drähte 12, 13, beispielsweise eine Zweidrahtleitung, und einen Verbinder 14 vor.With reference to 2 is now a connection between the sensor arrangement and a supply and detection circuit 11 displayed. The supply and detection circuit 11 serves to supply the sensor arrangement with electrical current and / or with electrical energy. The supply and detection circuit 11 also serves to detect changes in the current and / or the output of the sensor arrangement due to the received light from the sensor 1 and / or the photodiode 1 capture. The sensor assembly sees a pair of wires 12 , 13 , for example a two-wire line, and a connector 14th in front.

Es ist vorgesehen, dass der Verbinder 14 in einen geeigneten Verbinder und/oder Stecker der Versorgungs- und Detektionsschaltung 11 eingesteckt wird. Der Verbinder 14 stellt dadurch eine elektrische Verbindung zwischen den Drähten 12, 13 und der Versorgungs- und Detektionsschaltung 11 her. Die Drähte 12, 13 werden idealerweise direkt mit den Klemmen 7, 8 verbunden.It is provided that the connector 14th into a suitable connector and / or plug of the supply and detection circuit 11 is plugged in. The connector 14th thereby creates an electrical connection between the wires 12 , 13 and the supply and detection circuit 11 here. The wires 12 , 13 are ideally connected directly to the terminals 7th , 8th connected.

In einer Ausführungsform wertet die Versorgungs- und Detektionsschaltung 11 Signale der Sensoranordnung statistisch aus. Insbesondere kann die Versorgungs- und Detektionsschaltung 11 mehrere Signale aufzeichnen und geeignet mitteln. In einer speziellen Ausführungsform ist die Versorgungs- und Detektionsschaltung 11 ausgebildet, Signale der Sensoranordnung durch Überabtastung auszuwerten.In one embodiment, the supply and detection circuit evaluates 11 Signals of the sensor arrangement from statistically. In particular, the supply and detection circuit 11 record several signals and average them appropriately. In a special embodiment, the supply and detection circuit 11 designed to evaluate signals of the sensor arrangement by oversampling.

In einer Ausführungsform wertet die Versorgungs- und Detektionsschaltung 11 Signale der des Sensors 1 statistisch aus. Insbesondere kann die Versorgungs- und Detektionsschaltung 11 mehrere Signale aufzeichnen und geeignet mitteln. In einer speziellen Ausführungsform ist die Versorgungs- und Detektionsschaltung 11 ausgebildet, Signale des Sensors 1 durch Überabtastung zu detektieren und/oder auszuwerten. In one embodiment, the supply and detection circuit evaluates 11 Signals from the sensor 1 statistically. In particular, the supply and detection circuit 11 record several signals and average them appropriately. In a special embodiment, the supply and detection circuit 11 formed, signals from the sensor 1 to detect and / or evaluate by oversampling.

Insbesondere kann die Versorgungs- und Detektionsschaltung 11, Signale des Sensors 1 an den Klemmen 7, 8 abzugreifen und durch Überabtastung zu detektieren und/oder auszuwerten.In particular, the supply and detection circuit 11 , Signals from the sensor 1 on the terminals 7th , 8th to tap and to detect and / or evaluate by oversampling.

Die Sensoranordnung gemäss der vorliegenden Offenbarung ist vorteilhafterweise auf einer (gedruckten) Leiterplatte angeordnet.The sensor arrangement according to the present disclosure is advantageously arranged on a (printed) circuit board.

Der Fachmann trennt die Pfade für die Versorgungsspannungen an den Klemmen 7, 8 und/oder für invertierende (-) und/oder nicht invertierende (+) Eingangskanäle und/oder für Ausgangskanäle 3. Mithin werden parasitäre Ströme unterdrückt oder verhindert. Es ist vorgesehen, dass geeignete Schutzspuren auf der Leiterplatte, beispielsweise auf der gedruckten Leiterplatte, zwischen diesen Pfaden angeordnet sein können. Dadurch werden parasitäre Effekte weiter reduziert.The specialist separates the paths for the supply voltages at the terminals 7th , 8th and / or for inverting (-) and / or non-inverting (+) input channels and / or for output channels 3 . Parasitic currents are therefore suppressed or prevented. It is envisaged that suitable protective tracks on the circuit board, for example on the printed circuit board, can be arranged between these paths. This further reduces parasitic effects.

Es ist vorgesehen, dass der Verbinder 14 auch ein Amperemeter und/oder einen Analog-Digital-Wandler und/oder eine Verarbeitungseinheit und/oder ein Radiofrequenzmodul umfasst. Das Radiofrequenzmodul kann an eine Antenne angeschlossen sein. Idealerweise umfasst der Verbinder 14 auch eine Energiebereitstellung wie beispielsweise eine elektrische Batterie und/oder eine Energiewandlungsschaltung. So werden relevante Komponenten mit Strom versorgt.It is provided that the connector 14th also includes an ammeter and / or an analog-to-digital converter and / or a processing unit and / or a radio frequency module. The radio frequency module can be connected to an antenna. Ideally the connector comprises 14th also an energy supply such as an electric battery and / or an energy conversion circuit. In this way, relevant components are supplied with electricity.

Das Amperemeter ist in Reihe mit einem der Drähte 12, 13 angeordnet und zeichnet einen Stromwert auf, der dem Strom durch mindestens einen der Drähte 12, 13 entspricht. Der Analog-Digital-Wandler empfängt den Analogstromwert vom Amperemeter und wandelt den Wert in eine digitale Darstellung um. Die Verarbeitungseinheit erzeugt aus der digitalen Darstellung eine Nachricht zur Übertragung über ein Computernetzwerk.The ammeter is in series with one of the wires 12 , 13 and records a current value that corresponds to the current through at least one of the wires 12 , 13 corresponds. The analog-digital Converter receives the analog current value from the ammeter and converts the value into a digital representation. The processing unit generates a message from the digital representation for transmission via a computer network.

Die digitale Nachricht wird dann an das Radiofrequenzmodul gesendet. Das Radiofrequenzmodul wandelt die Nachricht in ein Radiofrequenzsignal um, das an die Antenne weitergeleitet wird. In einer Ausführungsform ist der Analog-Digital-Wandler und/oder das Radiofrequenzmodul in die Verarbeitungseinheit integriert.The digital message is then sent to the radio frequency module. The radio frequency module converts the message into a radio frequency signal that is relayed to the antenna. In one embodiment, the analog / digital converter and / or the radio frequency module is integrated into the processing unit.

Es kann vorgesehen sein, jene Nachricht in mehrere Nachrichten aufzuteilen. Der letztere Schritt bietet Vorteile in Bezug auf Redundanz und/oder Störfestigkeit. Das Radiofrequenzmodul kann eine unidirektionale oder bidirektionale drahtlose Kommunikation ermöglichen. Die Datenübertragung kann gerichtet oder ungerichtet sein. Gemäss einem Aspekt verwendet das Radiofrequenzmodul einen Modulationsprozess, der die Eigenschaften der Luftschnittstelle zwischen dem Empfänger und dem Sender berücksichtigt. Zu den Faktoren, welche die Wahl eines bestimmten Modulationsprozesses beeinflussen, gehören, ohne darauf beschränkt zu sein, Reichweite, Störfestigkeit, Bitrate, Kanalbandbreite, Eigenschaften des Kanals usw. Gemäss einem Aspekt kann sich der Modulationsprozess im Laufe der Zeit in Abhängigkeit von den Eigenschaften des Kommunikationskanales ändern. Der Modulationsprozess passt sich somit kontinuierlich an, um eine optimale Leistung zu erzielen. Gemäss einem anderen Aspekt wird die Bandbreite eines bestimmten Kanals in mehrere Frequenzbänder unterteilt. Idealerweise verwendet jedes Frequenzband seinen eigenen Modulationsprozess, der den Eigenschaften des Frequenzbandes entspricht. Jedes Frequenzband trägt vorteilhafterweise einen Anteil des Datenverkehrs, der von der Kapazität des Frequenzbandes für die Datenübertragung abhängt. Gemäss einem weiteren Aspekt wird ein digitaler Modulationsprozess eingesetzt, um Störungen zu reduzieren und/oder zu mildern. Ein digitaler Modulationsprozess verwendet ein digitales Signal, um einen analogen Träger zu modulieren. Digitale Modulationsprozesse können als nicht einschränkendes Beispiel auf Techniken wie Phasenumtastung, kontinuierliche Phasenmodulation und/oder Quadraturamplitudenmodulation beruhen.It can be provided that this message is divided into several messages. The latter step offers advantages in terms of redundancy and / or immunity to interference. The radio frequency module can enable unidirectional or bidirectional wireless communication. The data transmission can be directional or non-directional. According to one aspect, the radio frequency module uses a modulation process that takes into account the properties of the air interface between the receiver and the transmitter. The factors that influence the choice of a particular modulation process include, but are not limited to, range, interference immunity, bit rate, channel bandwidth, properties of the channel, etc. According to one aspect, the modulation process can change over time depending on the properties of the Change communication channel. The modulation process thus adapts continuously to achieve optimal performance. According to another aspect, the bandwidth of a particular channel is divided into several frequency bands. Ideally, each frequency band uses its own modulation process that corresponds to the characteristics of the frequency band. Each frequency band advantageously carries a portion of the data traffic that depends on the capacity of the frequency band for data transmission. According to a further aspect, a digital modulation process is used to reduce and / or mitigate interference. A digital modulation process uses a digital signal to modulate an analog carrier. As a non-limiting example, digital modulation processes may be based on techniques such as phase shift keying, continuous phase modulation, and / or quadrature amplitude modulation.

Unter Bezugnahme auf 3 ist nun ein Brückengleichrichter 15 gezeigt. Der Brückengleichrichter 15 liefert Ströme über seine Lastanschlüsse 18, 19 an die Diodenanordnung. Bei dem Brückengleichrichter 15 sind die Lastanschlüsse 18, 19 mit den Klemmen 7, 8 der Diodenanordnung verbunden.With reference to 3 is now a bridge rectifier 15th shown. The bridge rectifier 15th supplies currents via its load connections 18th , 19th to the diode array. At the bridge rectifier 15th are the load connections 18th , 19th with the clamps 7th , 8th connected to the diode array.

Der Brückengleichrichter 15 stellt auch ein Paar von Versorgungsklemmen 16, 17 bereit. Diese Versorgungsklemmen sind idealerweise mit einem Drahtpaar 12, 13 verbunden, das die gesamte Anordnung mit Strom versorgt.The bridge rectifier 15th also provides a pair of supply terminals 16 , 17th ready. These supply terminals are ideally with a wire pair 12 , 13 connected, which supplies the entire arrangement with power.

Die Anordnung aus 3 bietet Vorteile hinsichtlich Immunität gegen Polaritätsumkehr und /oder gegen Verdrahtungsfehler. Die Sensoranordnung wird nicht beschädigt, selbst wenn die Spannung zwischen den Drähten 12, 13 fälschlicherweise umgekehrt wird.The arrangement out 3 offers advantages in terms of immunity against polarity reversal and / or against wiring errors. The sensor assembly will not be damaged even if there is tension between the wires 12 , 13 is incorrectly reversed.

Gemäss einem Aspekt werden elektrische Komponenten der hier offenbarten Schaltungen wie Widerstände, Kondensatoren und Schutzspuren über eine additive Fertigungstechnik auf einer Leiterplatte angeordnet. Diese Widerstände und Kondensatoren können insbesondere über eine dreidimensionale additive Fertigungstechnik angeordnet werden. Der Fachmann wählt geeignete Materialien sowie geeignete Parameter wie die Temperatur beim Drucken elektrischer Komponenten aus. Zusätzlich können notwendige mechanische Elemente wie Buchsen für integrierte Schaltkreise, insbesondere Buchsen für Operationsverstärker, über additive Fertigung angeordnet werden. Der Fachmann wählt geeignete Materialien sowie geeignete Parameter wie Steifigkeit und/oder Glasübergangstemperatur beim Drucken mechanischer Elemente aus. Additive Fertigungstechniken bieten Vorteile in Bezug auf niedrige Kosten auch bei kleinen Mengen.According to one aspect, electrical components of the circuits disclosed here, such as resistors, capacitors and protective tracks, are arranged on a printed circuit board using additive manufacturing technology. These resistors and capacitors can in particular be arranged using a three-dimensional additive manufacturing technique. The person skilled in the art selects suitable materials as well as suitable parameters such as the temperature when printing electrical components. In addition, necessary mechanical elements such as sockets for integrated circuits, in particular sockets for operational amplifiers, can be arranged via additive manufacturing. The person skilled in the art selects suitable materials and suitable parameters such as rigidity and / or glass transition temperature when printing mechanical elements. Additive manufacturing techniques offer advantages in terms of low costs even with small quantities.

Bisheriger Stand der Technik war es, Wasserstoffflammen mit fotosensitiven UV-Röhren zu detektieren. UV-Röhren oder anders genannt UV-Zellen haben eine maximale spektrale Sensitivität in einem Wellenlängenbereich von 210 Nanometern. Währenddessen emittiert eine Wasserstoffflamme Licht im spektralen Bereich von 260 Nanometern bis 330 Nanometern mit einem Maximum bei 313 Nanometern. Wie man aus 4 erkennt, überdeckt der Messbereich 21 der UV-Röhre den Bereich 20 der Emission von einer Wasserstoffflamme nur sehr wenig.The previous state of the art was to detect hydrogen flames with photosensitive UV tubes. UV tubes, or in other words UV cells, have a maximum spectral sensitivity in a wavelength range of 210 nanometers. Meanwhile, a hydrogen flame emits light in the spectral range from 260 nanometers to 330 nanometers with a maximum at 313 nanometers. How to get out 4th detects, covers the measuring range 21st the UV tube the area 20th very little of the emission from a hydrogen flame.

Allerdings sind UV-Röhren bezüglich der Lichtintensität sehr empfindlich. Deshalb reicht auch die geringe spektrale Sensitivität im Bereich der ausgesendeten Wasserstoffflamme noch aus, um eine Wasserstoffflamme zu detektieren. UV-Röhren weisen den Nachteil auf, dass aufgrund von Veränderungen in der Gaszusammensetzung der Röhre und der Elektrodenoberfläche Alterungseffekte auftreten. Solche Alterungseffekte begrenzen die Lebensdauer einer UV-Röhre. Zudem sind UV-Röhren teuer im Vergleich zu UV-Halbleitersensoren.However, UV tubes are very sensitive to light intensity. Therefore, the low spectral sensitivity in the area of the emitted hydrogen flame is still sufficient to detect a hydrogen flame. UV tubes have the disadvantage that aging effects occur due to changes in the gas composition of the tube and the electrode surface. Such aging effects limit the service life of a UV tube. In addition, UV tubes are expensive compared to UV semiconductor sensors.

UV-sensitive Halbleiter können besonders gut für reinen Wasserstoff als Brenngas verwendet werden, wenn der empfindliche Wellenlängenbereich im Emissionsbereich der Wasserstoffflammen liegt.UV-sensitive semiconductors can be used particularly well for pure hydrogen as a fuel gas when the sensitive wavelength range is in the emission range of hydrogen flames.

Silizium-Fotodioden haben normalerweise eine maximale spektrale Empfindlichkeit im Bereich von sichtbarem rotem Licht bis in den Infrarot-Bereich hinein. 5 dient der Veranschaulichung der spektralen Empfindlichkeit von Silizium-Fotodioden. Das Maximum der spektralen Empfindlichkeit liegt bei ca. 950 Nanometern. Zunächst scheinen daher Silizium-Fotodioden eher ungeeignet zu sein, da parasitäres Licht wie beispielsweise Sonnenlicht oder künstliches Raumlicht eine Flamme simulieren kann. Damit wird die zuverlässige Detektion eines Flammenausfalls behindert oder verhindert.Silicon photodiodes normally have a maximum spectral sensitivity in the range from visible red light to the infrared range. 5 serves to illustrate the spectral sensitivity of silicon photodiodes. The maximum of the spectral sensitivity is around 950 nanometers. At first, silicon photodiodes therefore seem to be unsuitable, since parasitic light such as sunlight or artificial room light can simulate a flame. This hinders or prevents the reliable detection of a flame failure.

Allerdings besteht die Möglichkeit mittels einem oder mehreren optischen Filtern parasitäre Wellenlängenbereiche vor dem Sensor 1 und/oder der Fotodiode 1 herauszufiltern. Beispielsweise können zwei in Serie geschaltete optische Filter verwendet werden. Der erste Filter ist ein mechanisch vorgebauter optischer Filter. Der zweite Filter ist direkt oder im Wesentlichen direkt auf dem Sensor 1 und/oder der Fotodiode 1 als Interferenzfilter aufgebracht. In einer Ausführungsform umfasst der Sensor 1 den zweiten Filter. Beide Filter zusammen bewirken eine Abschirmung der Silizium-Fotodiode und einen Verlauf gemäss 6. Der sensitive Bereich liegt sehr gut im Bereich der Emissionen einer Wasserstoffflamme. Das Maximum der spektralen Empfindlichkeit vom Sensor 1 mit optischem Filter liegt bei einer Wellenlänge von 300 Nanometern. Die spektrale Sensitivität ist aufgrund des Abdeckens des Sensors 1 und/oder der Fotodiode 1 in einem sehr weiten Wellenlängenbereich bis auf den kleinen UV-Rest gering. Die geringe spektrale Intensität wird vor allem durch eine sehr hohe Verstärkung des Messsignals kompensiert.However, there is the possibility of parasitic wavelength ranges in front of the sensor by means of one or more optical filters 1 and / or the photodiode 1 to filter out. For example, two optical filters connected in series can be used. The first filter is a mechanically built-in optical filter. The second filter is directly or essentially directly on the sensor 1 and / or the photodiode 1 applied as an interference filter. In one embodiment, the sensor comprises 1 the second filter. Both filters together effect a shielding of the silicon photodiode and a course according to 6th . The sensitive area is very well in the area of emissions from a hydrogen flame. The maximum of the spectral sensitivity from the sensor 1 with an optical filter is at a wavelength of 300 nanometers. The spectral sensitivity is due to the covering of the sensor 1 and / or the photodiode 1 in a very wide range of wavelengths except for the small UV residue. The low spectral intensity is mainly compensated by a very high amplification of the measurement signal.

Fotodioden auf SiC-Basis haben den Vorteil, dass die spektrale Sensitivität ohne optische Filter direkt über dem Emissionsbereich einer Wasserstoffflamme liegt. Die spektrale Sensitivität der Siliziumcarbid-Fotodiode veranschaulicht 7. Das Maximum der Empfindlichkeit liegt hier bei 280 Nanometern. Im Vergleich zu einer Silizium-Fotodiode liegt hier das Maximum der Empfindlichkeit des Sensors und/oder der Fotodiode sehr viel näher am Maximum der Emissionen einer Wasserstoffflamme. Im Falle einer Silizium-Fotodiode ist lediglich die Rest-Empfindlichkeit des Spektralbereichs wirksam. Zudem ist der Dunkelstrom gegenüber einer Silizium-Fotodiode wesentlich geringer. Deshalb kann mit einer Siliziumcarbid-Fotodiode sehr empfindlich eine Wasserstoffflamme gemessen werden, so lange die Verstärkung des Fotostromes genügend stark ausgelegt wird.Photodiodes based on SiC have the advantage that the spectral sensitivity without optical filters is directly above the emission range of a hydrogen flame. Illustrates the spectral sensitivity of the silicon carbide photodiode 7th . The maximum sensitivity here is 280 nanometers. In comparison to a silicon photodiode, the maximum sensitivity of the sensor and / or the photodiode is very much closer to the maximum of the emissions from a hydrogen flame. In the case of a silicon photodiode, only the residual sensitivity of the spectral range is effective. In addition, the dark current is significantly lower than that of a silicon photodiode. A hydrogen flame can therefore be measured very sensitively with a silicon carbide photodiode, as long as the amplification of the photocurrent is designed to be sufficiently strong.

Insgesamt hängt die Empfindlichkeit neben der spektralen Empfindlichkeit auch von der Lichtintensität ab, die von der Flamme ausgehend am Sensor 1 und/oder an der Fotodiode 1 ankommt. Die Empfindlichkeit hängt somit von der geometrischen Anordnung von Flamme und Sensor 1 und/oder Fotodiode 1 ab.Overall, the sensitivity depends not only on the spectral sensitivity but also on the light intensity that is emitted from the flame on the sensor 1 and / or on the photodiode 1 arrives. The sensitivity therefore depends on the geometric arrangement of the flame and sensor 1 and / or photodiode 1 from.

Mit anderen Worten, die vorliegende Offenbarung lehrt eine Sensoranordnung für eine Verbrennungsvorrichtung, die Sensoranordnung umfassend:

  • einen Sensor (1) umfassend einen ersten und einen zweiten Sensoranschluss, wobei der Sensor (1) ausgebildet ist, in Reaktion auf das Empfangen einer ersten Menge an Licht von vorzugsweise 1.6·10-3 Watt pro Quadratmeter einen Signalversatz zwischen seinen Sensoranschlüssen zu erzeugen, und in Reaktion auf das Empfangen einer zweiten Menge an Licht von weniger als 1.6·10-3 Watt pro Quadratmeter gleiche Signale an seinen Anschlüssen zu erzeugen;
  • einen Differenzverstärker (2), der einen ersten (7) und einen zweiten (8) Versorgungsanschluss, einen Ausgangskanal (3), einen invertierenden (-) und einen nicht invertierenden (+) Eingangskanal umfasst;
  • ein Lastelement (6), das den Ausgangskanal (3) mit einem der Versorgungsanschlüsse (7, 8) verbindet;
  • wobei der erste Sensoranschluss mit dem invertierenden (-) Eingangskanal elektrisch verbunden ist und der zweite Sensoranschluss mit dem nicht invertierenden (+) Eingangskanal elektrisch verbunden ist, so dass der Sensor (1) ausgebildet ist, Signale an die Eingangskanäle (-, +) anzulegen;
  • wobei der Differenzverstärker (2) ausgebildet ist, in Reaktion auf den Signalversatz, welcher zwischen dem invertierenden (-) und dem nicht invertierenden (+) Eingangskanal angelegt wird, einen Strom an seinem Ausgangskanal (3) zu erzeugen, und das Lastelement (6) ausgebildet ist, eine erste Leistungsmenge in Abhängigkeit von dem am Ausgangskanal (3) erzeugten Strom abzuführen;
  • wobei der Differenzverstärker (2) ausgebildet ist, in Reaktion darauf, dass der Signalversatz zwischen dem invertierenden (-) und dem nicht invertierenden (+) Eingangskanal angelegt wird, einen Laststrom aus den Versorgungsanschlüssen (7, 8) zu ziehen;
  • wobei der Differenzverstärker (2) ausgebildet ist, in Reaktion darauf, dass gleiche Signale durch den Sensor (1) an die Eingangskanäle (-, +) angelegt werden, einen Ruhestrom aus den Versorgungsanschlüssen (7, 8) zu ziehen;
  • wobei der Laststrom den Ruhestrom um wenigstens fünfzig Prozent übersteigt und der Ruhestrom kleiner als fünfzehn Mikroampere ist; und
  • wobei der Sensor (1) ausgewählt ist aus
    • einem Sensor ausschliesslich bestehend aus einer Siliziumcarbid-Fotodiode und dem ersten und dem zweiten Sensoranschluss oder
    • einem Sensor umfassend eine Silizium-Fotodiode und den ersten und den zweiten Sensoranschluss und mindestens ein optisches Filter.
In other words, the present disclosure teaches a sensor arrangement for a combustion device, the sensor arrangement comprising:
  • a sensor ( 1 ) comprising a first and a second sensor connection, where the sensor ( 1 Is formed) to create a signal offset between its sensor terminals in response to receiving a first quantity of light of preferably 1.6 × 10 -3 Watt per square meter, and in response to receiving a second quantity of light of less than 1.6 x 10 - 3 watts per square meter to generate the same signals at its connections;
  • a differential amplifier ( 2 ), which has a first (7) and a second (8) supply connection, an output channel ( 3 ), an inverting (-) and a non-inverting (+) input channel;
  • a load element ( 6th ), which is the output channel ( 3 ) with one of the supply connections ( 7th , 8th ) connects;
  • wherein the first sensor connection is electrically connected to the inverting (-) input channel and the second sensor connection is electrically connected to the non-inverting (+) input channel, so that the sensor ( 1 ) is designed to apply signals to the input channels (-, +);
  • where the differential amplifier ( 2 ) is formed, in response to the signal offset which is applied between the inverting (-) and the non-inverting (+) input channel, a current at its output channel ( 3 ) and the load element ( 6th ) is designed, a first amount of power depending on the output channel ( 3 ) dissipate generated electricity;
  • where the differential amplifier ( 2 ) is configured, in response to the signal offset being applied between the inverting (-) and the non-inverting (+) input channel, a load current from the supply connections ( 7th , 8th ) to pull;
  • where the differential amplifier ( 2 ), in response to the fact that identical signals are transmitted by the sensor ( 1 ) are applied to the input channels (-, +), a quiescent current from the supply connections ( 7th , 8th ) to pull;
  • wherein the load current exceeds the quiescent current by at least fifty percent and the quiescent current is less than fifteen microamps; and
  • where the sensor ( 1 ) is selected
    • a sensor consisting exclusively of a silicon carbide photodiode and the first and the second sensor connection or
    • a sensor comprising a silicon photodiode and the first and second sensor connections and at least one optical filter.

In einer Ausführungsform ist der Ruhestrom zeitabhängig. Beispielsweise kann der Ruhestrom zunächst kleiner als zwei Mikroampere sein, nach fünf Sekunden kleiner als fünf Mikroampere sein und nach zehn Sekunden kleiner als zehn Mikroampere sein. Gemäss einem weiteren Beispiel kann der Ruhestrom zunächst kleiner als fünf Mikroampere sein, nach fünf Sekunden kleiner als zehn Mikroampere sein und nach zehn Sekunden kleiner als fünfzehn Mikroampere sein. Ferner kann der Ruhestrom zunächst kleiner als fünf Mikroampere sein, nach zwanzig Sekunden kleiner als zehn Mikroampere sein und nach sechzig Sekunden kleiner als fünfzehn Mikroampere sein.In one embodiment, the quiescent current is time-dependent. For example, the quiescent current can initially be less than two microamps, after five seconds it can be less than five microamps and after ten seconds it may be less than ten microamps. According to a further example, the quiescent current can initially be less than five microamps, after five seconds it can be less than ten microamps and after ten seconds it can be less than fifteen microamps. Furthermore, the quiescent current can initially be less than five microamperes, after twenty seconds it can be less than ten microamperes and after sixty seconds it can be less than fifteen microamperes.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Laststrom den Ruhestrom um einen zeitabhängigen Prozentsatz übersteigt. So kann der Laststrom den Ruhestrom zunächst um wenigstens fünfzig Prozent übersteigen. Nach fünf Sekunden übersteigt der Laststrom den Ruhestrom um wenigstens einhundert Prozent. Nach zehn Sekunden übersteigt der Laststrom den Ruhestrom um zweihundert Prozent. In einem weiteren Beispiel kann der Laststrom den Ruhestrom nach zwanzig Sekunden um wenigstens einhundert Prozent und nach sechzig Sekunden um wenigstens zweihundert Prozent übersteigen.Furthermore, it can be provided that the load current exceeds the quiescent current by a time-dependent percentage. The load current can initially exceed the quiescent current by at least fifty percent. After five seconds, the load current exceeds the quiescent current by at least one hundred percent. After ten seconds, the load current exceeds the quiescent current by two hundred percent. In another example, the load current can exceed the quiescent current by at least one hundred percent after twenty seconds and by at least two hundred percent after sixty seconds.

Zeitabhängige Ruheströme und/oder zeitabhängige Lastströme tragen Sättigungseffekten im Sensor 1, insbesondere in einer Diode, Rechnung.Time-dependent quiescent currents and / or time-dependent load currents cause saturation effects in the sensor 1 , especially in a diode, bill.

In einer weiteren Ausführungsform ist der Ruhestrom leistungsabhängig. Beispielsweise kann der Ruhestrom zunächst kleiner als zwei Mikroampere sein, beim Erreichen von zwanzig Prozent der Leistung der Verbrennungsvorrichtung kleiner als fünf Mikroampere sein und beim Erreichen von fünfzig Prozent der Leistung der Verbrennungsvorrichtung kleiner als zehn Mikroampere sein. Gemäss einem weiteren Beispiel kann der Ruhestrom zunächst kleiner als fünf Mikroampere sein, beim Erreichen von zwanzig Prozent der Leistung der Verbrennungsvorrichtung kleiner als zehn Mikroampere sein und beim Erreichen von fünfzig Prozent der Leistung der Verbrennungsvorrichtung kleiner als fünfzehn Mikroampere sein.In a further embodiment, the quiescent current is power-dependent. For example, the quiescent current can initially be less than two microamps, when twenty percent of the output of the combustion device is reached, it can be less than five microamperes, and when fifty percent of the output of the combustion device is reached, it can be less than ten microamperes. According to a further example, the quiescent current can initially be less than five microamps, when twenty percent of the combustion device's output is reached, less than ten microamperes, and when fifty percent of the combustion device's output is reached, less than fifteen microamperes.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Laststrom den Ruhestrom um einen leistungsabhängigen Prozentsatz übersteigt. So kann der Laststrom den Ruhestrom zunächst um wenigstens fünfzig Prozent übersteigen. Ab Erreichen von zwanzig Prozent der Leistung der Verbrennungsvorrichtung übersteigt der Laststrom den Ruhestrom um wenigstens einhundert Prozent. Ab Erreichen von fünfzig Prozent der Leistung der Verbrennungsvorrichtung übersteigt der Laststrom den Ruhestrom um zweihundert Prozent.Furthermore, it can be provided that the load current exceeds the quiescent current by a power-dependent percentage. The load current can initially exceed the quiescent current by at least fifty percent. After reaching twenty percent of the power of the combustion device, the load current exceeds the quiescent current by at least one hundred percent. After reaching fifty percent of the power of the combustion device, the load current exceeds the quiescent current by two hundred percent.

Leistungsabhängige Ruheströme und/oder leistungsabhängige Lastströme tragen Sättigungseffekten im Sensor 1, insbesondere in einer Diode, Rechnung.Power-dependent quiescent currents and / or power-dependent load currents cause saturation effects in the sensor 1 , especially in a diode, bill.

Idealer Weise ist der Sensor (1) ausgebildet, in Reaktion auf das Empfangen einer ersten Menge an Licht von 1.6·10-3 Watt pro Quadratmeter unterschiedliche Signale an seinen Anschlüssen zu erzeugen. In einer Ausführungsform ist der Sensor (1) ausgebildet, in Reaktion auf das Empfangen einer ersten Menge an Licht von 1.5·10-3 Watt pro Quadratmeter unterschiedliche Signale an seinen Anschlüssen zu erzeugen. In einer speziellen Ausführungsform ist der Sensor (1) ausgebildet, in Reaktion auf das Empfangen einer ersten Menge an Licht von 7.5·10-4 Watt pro Quadratmeter unterschiedliche Signale an seinen Anschlüssen zu erzeugen.Ideally, the sensor ( 1 ) is designed to generate different signals at its terminals in response to receiving a first amount of light of 1.6 · 10 -3 watts per square meter. In one embodiment, the sensor is ( 1 ) is designed to generate different signals at its terminals in response to receiving a first amount of light of 1.5 · 10 -3 watts per square meter. In a special embodiment, the sensor ( 1 ) is designed to generate different signals at its terminals in response to receiving a first amount of light of 7.5 · 10 -4 watts per square meter.

Idealer Weise ist ein Signalversatz eine positive oder negative Differenz von Signalen. Insbesondere ist ein Signalversatz zwischen den Anschlüssen des Sensors (1) eine positive oder negative Differenz von Signalen, welche an den Anschlüssen des Sensors (1) anliegen. Vorzugsweise ist ein Signalversatz zwischen den Anschlüssen des Sensors (1) eine positive oder negative Differenz elektrischer Spannungen, welche an den Anschlüssen des Sensors (1) anliegen.Ideally, a signal offset is a positive or negative difference between signals. In particular, a signal offset between the sensor connections ( 1 ) a positive or negative difference between signals that are sent to the sensor ( 1 ) issue. A signal offset between the sensor connections ( 1 ) a positive or negative difference in electrical voltages which are present at the sensor connections ( 1 ) issue.

Vorzugsweise ist der erste Sensoranschluss mit dem invertierenden (-) Eingangskanal galvanisch verbunden und der zweite Sensoranschluss mit dem nicht invertierenden (+) Eingangskanal galvanisch verbunden, so dass der Sensor (1) ausgebildet ist, Signale an die Eingangskanäle (-, +) anzulegen.The first sensor connection is preferably galvanically connected to the inverting (-) input channel and the second sensor connection is galvanically connected to the non-inverting (+) input channel, so that the sensor ( 1 ) is designed to apply signals to the input channels (-, +).

Idealer Weise ist der Differenzverstärker (2) ausgebildet, in Reaktion auf den Signalversatz, welcher zwischen dem invertierenden (-) und dem nicht invertierenden (+) Eingangskanal angelegt wird, einen Strom an seinem Ausgangskanal (3) zu erzeugen, und das Lastelement (6) ist ausgebildet, eine erste Leistungsmenge in Abhängigkeit von dem am Ausgangskanal (3) erzeugten Strom ausschliesslich in Form von Wärme abzuführen.Ideally, the differential amplifier ( 2 ), in response to the signal offset applied between the inverting (-) and the non-inverting (+) input channel, a current at its output channel ( 3 ) and the load element ( 6th ) is designed to generate a first amount of power depending on the output channel ( 3 ) dissipate generated electricity exclusively in the form of heat.

Die vorliegende Offenbarung lehrt ferner eine der vorangegangenen Sensoreinrichtungen, wobei der Sensor (1) eine Silizium-Fotodiode und ein erstes optisches Filter und ein zweites optisches Filter umfasst; und
wobei das zweite optische Filter direkt an der Silizium-Fotodiode befestigt ist.
The present disclosure further teaches one of the preceding sensor devices, wherein the sensor ( 1 ) a silicon photodiode and a comprises a first optical filter and a second optical filter; and
wherein the second optical filter is attached directly to the silicon photodiode.

Das erste optische Filter ist verschieden vom zweiten optischen Filter.The first optical filter is different from the second optical filter.

Die vorliegende Offenbarung lehrt ebenfalls eine der vorgenannten Sensoranordnungen unter Einbezug zweier Filter, wobei das erste optische Filter und das zweite optische Filter optisch in Reihe angeordnet sind; und
wobei das zweite optische Filter ein Interferenzfilter umfasst.
The present disclosure also teaches one of the aforementioned sensor arrangements with the inclusion of two filters, the first optical filter and the second optical filter being arranged optically in series; and
wherein the second optical filter comprises an interference filter.

Die vorliegende Offenbarung lehrt ebenfalls eine der vorgenannten Sensoranordnungen unter Einbezug zweier Filter, wobei das erste optische Filter und das zweite optische Filter optisch in Reihe angeordnet sind; und
wobei das zweite optische Filter ein Interferenzfilter ist.
The present disclosure also teaches one of the aforementioned sensor arrangements with the inclusion of two filters, the first optical filter and the second optical filter being arranged optically in series; and
wherein the second optical filter is an interference filter.

Die vorliegende Offenbarung lehrt ebenfalls eine der vorgenannten Sensoranordnungen, wobei der Sensor (1) eine Siliziumcarbid-Fotodiode umfasst; und
die Siliziumcarbid-Fotodiode eine spektrale Empfindlichkeit in einem Wellenlängenbereich zwischen 250 Nanometern und 400 Nanometern aufweist.
The present disclosure also teaches one of the aforementioned sensor arrangements, wherein the sensor ( 1 ) comprises a silicon carbide photodiode; and
the silicon carbide photodiode has a spectral sensitivity in a wavelength range between 250 nanometers and 400 nanometers.

Die vorliegende Offenbarung lehrt ebenfalls eine der vorgenannten Sensoranordnungen, wobei der Sensor (1) eine Siliziumcarbid-Fotodiode ist; und
die Siliziumcarbid-Fotodiode eine maximale spektrale Empfindlichkeit in einem Wellenlängenbereich zwischen 250 Nanometern und 400 Nanometern aufweist.
The present disclosure also teaches one of the aforementioned sensor arrangements, wherein the sensor ( 1 ) is a silicon carbide photodiode; and
the silicon carbide photodiode has a maximum spectral sensitivity in a wavelength range between 250 nanometers and 400 nanometers.

Die vorliegende Offenbarung lehrt ebenfalls eine der vorgenannten Sensoranordnungen, wobei die Sensoranordnung zusätzlich einen Rückkopplungswiderstand (9) umfasst, der den Ausgangskanal (3) mit dem invertierenden (-) Eingangskanal des Differenzverstärkers (2) verbindet.The present disclosure also teaches one of the aforementioned sensor arrangements, the sensor arrangement additionally having a feedback resistor ( 9 ) which includes the output channel ( 3 ) with the inverting (-) input channel of the differential amplifier ( 2 ) connects.

Die vorliegende Offenbarung lehrt ebenfalls eine der vorgenannten Sensoranordnungen, wobei die Sensoranordnung zusätzlich einen Rückkopplungskondensator (10) umfasst, der den Ausgangskanal (3) mit dem invertierenden (-) Eingangskanal des Differenzverstärkers (2) verbindet.The present disclosure also teaches one of the aforementioned sensor arrangements, wherein the sensor arrangement additionally includes a feedback capacitor ( 10 ) which includes the output channel ( 3 ) with the inverting (-) input channel of the differential amplifier ( 2 ) connects.

Die vorliegende Offenbarung lehrt ausserdem eine der vorgenannten Sensoranordnungen unter Einbezug eines Rückkopplungskondensators (10), wobei der Sensor (1) eine Sensorkapazität zwischen den Sensoranschlüssen aufweist;
wobei der Rückkopplungskondensator (10) eine Rückkopplungskapazität aufweist; und
wobei die Rückkopplungskapazität in Verbindung mit der Sensorkapazität ausgebildet ist, eine Instabilität des Differenzverstärkers (2) zu unterdrücken.
The present disclosure also teaches one of the aforementioned sensor arrangements with the inclusion of a feedback capacitor ( 10 ), where the sensor ( 1 ) has a sensor capacitance between the sensor connections;
where the feedback capacitor ( 10 ) has a feedback capacitance; and
where the feedback capacitance is formed in connection with the sensor capacitance, an instability of the differential amplifier ( 2 ) to suppress.

Die vorliegende Offenbarung lehrt ausserdem eine der vorgenannten Sensoranordnungen unter Einbezug eines Rückkopplungskondensators (10), wobei der Sensor (1) eine Sensorkapazität zwischen den Sensoranschlüssen aufweist;
wobei der Rückkopplungskondensator (10) eine Rückkopplungskapazität aufweist; und
wobei die Rückkopplungskapazität in Verbindung mit der Sensorkapazität ausgebildet ist, eine Instabilität des Differenzverstärkers (2) zu verhindern.
The present disclosure also teaches one of the aforementioned sensor arrangements with the inclusion of a feedback capacitor ( 10 ), where the sensor ( 1 ) has a sensor capacitance between the sensor connections;
where the feedback capacitor ( 10 ) has a feedback capacitance; and
where the feedback capacitance is formed in connection with the sensor capacitance, an instability of the differential amplifier ( 2 ) to prevent.

Die vorliegende Offenbarung lehrt ebenfalls eine der vorgenannten Sensoranordnungen, wobei die Sensoranordnung zusätzlich eine erste Erdimpedanz (4) umfasst, die den invertierenden (-) Eingangskanal mit einem der Versorgungsanschlüsse (7, 8) verbindet.The present disclosure also teaches one of the aforementioned sensor arrangements, the sensor arrangement additionally having a first ground impedance ( 4th ) that connects the inverting (-) input channel to one of the supply connections ( 7th , 8th ) connects.

Die vorliegende Offenbarung lehrt ausserdem eine der vorgenannten Sensoranordnungen, wobei die Sensoranordnung zusätzlich eine erste Erdimpedanz (4) umfasst, die den invertierenden (-) Eingangskanal mit einem der Versorgungsanschlüsse (7, 8) galvanisch verbindet.The present disclosure also teaches one of the aforementioned sensor arrangements, the sensor arrangement additionally having a first ground impedance ( 4th ) that connects the inverting (-) input channel to one of the supply connections ( 7th , 8th ) galvanically connects.

Die vorliegende Offenbarung lehrt ausserdem eine der vorgenannten Sensoranordnungen unter Einbeziehung einer ersten Erdimpedanz (4), wobei die Sensoranordnung zusätzlich eine zweite Erdimpedanz (5) umfasst, die den nicht invertierenden (+) Eingangskanal mit einem der Versorgungsanschlüsse (7, 8) verbindet; und
wobei die erste Erdimpedanz (4) und die zweite Erdimpedanz (5) beide eine Verbindung zu demselben Versorgungsanschluss (7, 8) herstellen.
The present disclosure also teaches one of the aforementioned sensor arrangements with the inclusion of a first earth impedance ( 4th ), whereby the sensor arrangement additionally has a second earth impedance ( 5 ) that connects the non-inverting (+) input channel to one of the supply connections ( 7th , 8th ) connects; and
where the first earth impedance ( 4th ) and the second earth impedance ( 5 ) both have a connection to the same supply connection ( 7th , 8th ) produce.

Die vorliegende Offenbarung lehrt ausserdem eine der vorgenannten Sensoranordnungen unter Einbeziehung einer ersten Erdimpedanz (4), wobei die Sensoranordnung zusätzlich eine zweite Erdimpedanz (5) umfasst, die den nicht invertierenden (+) Eingangskanal mit einem der Versorgungsanschlüsse (7, 8) galvanisch verbindet; und
wobei die erste Erdimpedanz (4) und die zweite Erdimpedanz (5) beide eine Verbindung zu ein und demselben Versorgungsanschluss (7, 8) herstellen.
The present disclosure also teaches one of the aforementioned sensor arrangements with the inclusion of a first earth impedance ( 4th ), whereby the sensor arrangement additionally has a second earth impedance ( 5 ) that connects the non-inverting (+) input channel to one of the supply connections ( 7th , 8th ) galvanically connects; and
where the first earth impedance ( 4th ) and the second earth impedance ( 5 ) both have a connection to one and the same supply connection ( 7th , 8th ) produce.

Die erste Erdimpedanz (4) ist verschieden von der zweiten Erdimpedanz (5).The first earth impedance ( 4th ) is different from the second earth impedance ( 5 ).

Die vorliegende Offenbarung lehrt ausserdem eine der vorgenannten Sensoranordnungen unter Einbeziehung zweier Erdimpedanzen (4, 5), wobei die erste Erdimpedanz (4) einen ersten Impedanzwert aufweist und die zweite Erdimpedanz (5) einen zweiten Impedanzwert aufweist; und
wobei der zweite Impedanzwert den ersten Impedanzwert wenigstens um einen Faktor zehn übersteigt.
The present disclosure also teaches one of the aforementioned sensor arrangements with the inclusion of two earth impedances ( 4th , 5 ), where the first earth impedance ( 4th ) a first Impedance value and the second earth impedance ( 5 ) has a second impedance value; and
wherein the second impedance value exceeds the first impedance value by at least a factor of ten.

Die vorliegende Offenbarung lehrt weiterhin eine der vorgenannten Sensoranordnungen, wobei die Sensoranordnung ein Leitungspaar mit einer ersten Leitung (12) und mit einer zweiten Leitung (13) umfasst;

  • wobei der Laststrom ein elektrischer Strom ist;
  • wobei der Ruhestrom ein elektrischer Strom ist;
  • wobei die erste Leitung (12) eine erste elektrische Verbindung zu dem ersten Versorgungsanschluss (7) herstellt und die zweite Leitung (13) eine zweite elektrische Verbindung zu dem zweiten Versorgungsanschluss (8) herstellt;
  • wobei das Leitungspaar (12, 13) zusätzlich einen Thermistor mit positivem Temperaturkoeffizienten umfasst; und
  • wobei der positive Temperaturkoeffizient so bemessen ist, dass er im Falle eines Kurzschlusses in der Sensoranordnung (1) einen elektrischen Strom durch das Leitungspaar (12, 13) auf weniger als zwei Ampere begrenzt.
The present disclosure further teaches one of the aforementioned sensor arrangements, wherein the sensor arrangement comprises a line pair with a first line ( 12 ) and with a second line ( 13 ) includes;
  • wherein the load current is an electrical current;
  • wherein the quiescent current is an electrical current;
  • where the first line ( 12 ) a first electrical connection to the first supply connection ( 7th ) and the second line ( 13 ) a second electrical connection to the second supply connection ( 8th ) manufactures;
  • where the line pair ( 12 , 13 ) additionally comprises a thermistor with a positive temperature coefficient; and
  • where the positive temperature coefficient is dimensioned so that in the event of a short circuit in the sensor arrangement ( 1 ) an electric current through the pair of wires ( 12 , 13 ) limited to less than two amps.

Die vorliegende Offenbarung lehrt ferner eine der vorgenannten Sensoranordnungen, wobei die Sensoranordnung ein Leitungspaar mit einer ersten Leitung (12) und mit einer zweiten Leitung (13) umfasst;

  • wobei der Laststrom ein elektrischer Strom ist;
  • wobei der Ruhestrom ein elektrischer Strom ist;
  • wobei die erste Leitung (12) eine erste galvanische Verbindung zu dem ersten Versorgungsanschluss (7) herstellt und die zweite Leitung (13) eine zweite galvanische Verbindung zu dem zweiten Versorgungsanschluss (8) herstellt;
  • wobei das Leitungspaar (12, 13) zusätzlich einen Thermistor mit positivem Temperaturkoeffizienten umfasst; und
  • wobei der positive Temperaturkoeffizient so bemessen ist, dass er im Falle eines Kurzschlusses in der Sensoranordnung (1) einen elektrischen Strom durch das Leitungspaar (12, 13) auf weniger als zwei Ampere begrenzt.
The present disclosure also teaches one of the aforementioned sensor arrangements, wherein the sensor arrangement comprises a line pair with a first line ( 12 ) and with a second line ( 13 ) includes;
  • wherein the load current is an electrical current;
  • wherein the quiescent current is an electrical current;
  • where the first line ( 12 ) a first galvanic connection to the first supply connection ( 7th ) and the second line ( 13 ) a second galvanic connection to the second supply connection ( 8th ) manufactures;
  • where the line pair ( 12 , 13 ) additionally comprises a thermistor with a positive temperature coefficient; and
  • where the positive temperature coefficient is dimensioned so that in the event of a short circuit in the sensor arrangement ( 1 ) an electric current through the pair of wires ( 12 , 13 ) limited to less than two amps.

Vorzugsweise begrenzt der positive Temperaturkoeffizient im Falle eines Kurzschlusses in der Sensoranordnung (1) einen elektrischen Strom durch das Leitungspaar (12, 13) auf weniger als ein Ampere. Insbesondere kann der der positive Temperaturkoeffizient im Falle eines Kurzschlusses in der Sensoranordnung (1) einen elektrischen Strom durch das Leitungspaar (12, 13) auf weniger als ein halbes Ampere begrenzen. Die Begrenzung von Kurzschlussströmen dient der Verhinderung von Schäden an der Sensoranordnung und/oder an einer Versorgungs- und Detektionsschaltung (11) durch zu hohe Ströme.Preferably, the positive temperature coefficient limits in the event of a short circuit in the sensor arrangement ( 1 ) an electric current through the pair of wires ( 12 , 13 ) to less than an ampere. In particular, the positive temperature coefficient in the event of a short circuit in the sensor arrangement ( 1 ) an electric current through the pair of wires ( 12 , 13 ) to less than half an ampere. The limitation of short-circuit currents serves to prevent damage to the sensor arrangement and / or to a supply and detection circuit ( 11 ) due to excessive currents.

Die vorliegende Offenbarung lehrt ausserdem eine der vorgenannten Sensoranordnungen, wobei die Sensoranordnung ein Leitungspaar mit einer ersten Leitung (12) und mit einer zweiten Leitung (13) umfasst;

  • wobei der Laststrom ein elektrischer Strom ist;
  • wobei der Ruhestrom ein elektrischer Strom ist;
  • wobei die erste Leitung (12) eine erste elektrische Verbindung zu dem ersten Versorgungsanschluss (7) herstellt und die zweite Leitung (13) eine zweite elektrische Verbindung zu dem zweiten Versorgungsanschluss (8) herstellt; und
  • wobei das Leitungspaar (12, 13) ausgebildet ist, ausschliesslich die Sensoranordnung mit elektrischen Strömen und/oder mit Datensignalen zu versorgen.
The present disclosure also teaches one of the aforementioned sensor arrangements, the sensor arrangement having a line pair with a first line ( 12 ) and with a second line ( 13 ) includes;
  • wherein the load current is an electrical current;
  • wherein the quiescent current is an electrical current;
  • where the first line ( 12 ) a first electrical connection to the first supply connection ( 7th ) and the second line ( 13 ) a second electrical connection to the second supply connection ( 8th ) manufactures; and
  • where the line pair ( 12 , 13 ) is designed to exclusively supply the sensor arrangement with electrical currents and / or with data signals.

Die vorliegende Offenbarung lehrt ausserdem eine der vorgenannten Sensoranordnungen unter Einbeziehung eines Leitungspaares mit einer ersten Leitung (12) und mit einer zweiten Leitung (13), wobei das Leitungspaar einen Verbinder (14) zur Verbindung der ersten Leitung (12) und der zweiten Leitung (13) mit einer Versorgungs- und
Detektionsschaltung (11) bereitstellt;
wobei der Verbinder (14) der einzige Verbinder der Sensoranordnung ist, der ausgebildet ist, die erste Leitung (12) und die zweite Leitung (13) mit der Versorgungs- und Detektionsschaltung (11) zu verbinden.
The present disclosure also teaches one of the aforementioned sensor arrangements including a line pair with a first line ( 12 ) and with a second line ( 13 ), where the pair of lines has a connector ( 14th ) to connect the first line ( 12 ) and the second line ( 13 ) with a supply and
Detection circuit ( 11 ) provides;
where the connector ( 14th ) is the only connector of the sensor arrangement which is designed to connect the first line ( 12 ) and the second line ( 13 ) with the supply and detection circuit ( 11 ) connect to.

Die vorliegende Offenbarung lehrt ausserdem eine der vorgenannten Sensoranordnungen unter Einbeziehung eines Leitungspaares mit einer ersten Leitung (12) und mit einer zweiten Leitung (13), wobei das Leitungspaar einen Verbinder (14) zur galvanischen Verbindung der ersten Leitung (12) und der zweiten Leitung (13) mit einer Versorgungs- und Detektionsschaltung (11) bereitstellt; und
wobei der Verbinder (14) der einzige Verbinder der Sensoranordnung ist, der ausgebildet ist, die erste Leitung (12) und die zweite Leitung (13) galvanisch mit der Versorgungs- und Detektionsschaltung (11) zu verbinden.
The present disclosure also teaches one of the aforementioned sensor arrangements including a line pair with a first line ( 12 ) and with a second line ( 13 ), where the pair of lines has a connector ( 14th ) for galvanic connection of the first line ( 12 ) and the second line ( 13 ) with a supply and detection circuit ( 11 ) provides; and
where the connector ( 14th ) is the only connector of the sensor arrangement which is designed to connect the first line ( 12 ) and the second line ( 13 ) galvanically with the supply and detection circuit ( 11 ) connect to.

Die vorliegende Offenbarung lehrt ausserdem eine der vorgenannten Sensoranordnungen, wobei die Sensoranordnung zusätzlich einen Brückengleichrichter (15) mit Versorgungsanschlüssen (16, 17) und mit Lastanschlüssen (18, 19) und ein Leitungspaar mit einer ersten Leitung (12) und mit einer zweiten Leitung (13) umfasst;

  • wobei der Laststrom ein elektrischer Strom ist;
  • wobei der Ruhestrom ein elektrischer Strom ist,
    • wobei die erste Leitung (12) und die zweite Leitung (13) eine Verbindung zu den Versorgungsanschlüssen (16, 17) des Brückengleichrichters (15) herstellen;
    • wobei der Brückengleichrichter (15) ausgebildet ist, einen elektrischen Wechselstrom, der zwischen seinen Versorgungsanschlüssen (16, 17) angelegt wird, in einen elektrischen Gleichstrom zwischen seinen Lastanschlüssen (18, 19) umzuwandeln;
    • wobei der erste Versorgungsanschluss (7) und der zweite Versorgungsanschluss (8) je eine galvanische Verbindung zu den Lastanschlüssen (18, 19) des Brückengleichrichters (15) herstellen; und
    • wobei das Leitungspaar ausgebildet ist, ausschliesslich die Sensoranordnung mit elektrischen Strömen und/oder mit Datensignalen zu versorgen.
The present disclosure also teaches one of the aforementioned sensor arrangements, the sensor arrangement additionally having a bridge rectifier ( 15th ) with supply connections ( 16 , 17th ) and with load connections ( 18th , 19th ) and a Line pair with a first line ( 12 ) and with a second line ( 13 ) includes;
  • wherein the load current is an electrical current;
  • where the quiescent current is an electric current,
    • where the first line ( 12 ) and the second line ( 13 ) a connection to the supply connections ( 16 , 17th ) of the bridge rectifier ( 15th ) produce;
    • where the bridge rectifier ( 15th ) is formed, an electrical alternating current that flows between its supply connections ( 16 , 17th ) is applied into a direct electrical current between its load terminals ( 18th , 19th ) to convert;
    • where the first supply connection ( 7th ) and the second supply connection ( 8th ) one galvanic connection each to the load connections ( 18th , 19th ) of the bridge rectifier ( 15th ) produce; and
    • wherein the line pair is designed to exclusively supply the sensor arrangement with electrical currents and / or with data signals.

Die vorliegende Offenbarung lehrt ausserdem eine der vorgenannten Sensoranordnungen, wobei die Fotodiode des Sensors (1) eine Anode und eine Kathode aufweist; und
wobei der erste Sensoranschluss eine Verbindung zur Kathode der Fotodiode herstellt und der zweite Sensoranschluss eine Verbindung zur Anode der Fotodiode herstellt.
The present disclosure also teaches one of the aforementioned sensor arrangements, wherein the photodiode of the sensor ( 1 ) has an anode and a cathode; and
wherein the first sensor connection connects to the cathode of the photodiode and the second sensor connection connects to the anode of the photodiode.

Die vorliegende Offenbarung lehrt ausserdem eine der vorgenannten Sensoranordnungen, wobei die Fotodiode des Sensors (1) eine Anode und eine Kathode aufweist; und
wobei der erste Sensoranschluss eine galvanische Verbindung zur Kathode der Fotodiode herstellt und der zweite Sensoranschluss eine galvanische Verbindung zur Anode der Fotodiode herstellt.
The present disclosure also teaches one of the aforementioned sensor arrangements, wherein the photodiode of the sensor ( 1 ) has an anode and a cathode; and
wherein the first sensor connection produces a galvanic connection to the cathode of the photodiode and the second sensor connection produces a galvanic connection to the anode of the photodiode.

Die vorliegende Offenbarung lehrt ausserdem eine Verbrennungsvorrichtung umfassend eine der vorangegangenen Sensoranordnungen.The present disclosure also teaches a combustion device comprising one of the preceding sensor arrangements.

Die vorliegende Offenbarung lehrt ferner eine Heizkesselvorrichtung umfassend eine der vorangegangenen Sensoranordnungen.The present disclosure further teaches a boiler device comprising any of the foregoing sensor arrangements.

Die vorliegende Offenbarung lehrt ferner eine Heizkesselvorrichtung umfassend einen Gasbrenner und eine der vorangegangenen Sensoranordnungen.The present disclosure further teaches a boiler device comprising a gas burner and one of the foregoing sensor arrangements.

Die vorliegende Offenbarung lehrt ferner eine Heizkesselvorrichtung umfassend einen Ölbrenner und eine der vorangegangenen Sensoranordnungen.The present disclosure further teaches a boiler apparatus comprising an oil burner and one of the foregoing sensor arrangements.

Das Genannte bezieht sich auf einzelne Ausführungsformen der Offenbarung. Verschiedene Änderungen an den Ausführungsformen können vorgenommen werden, ohne von der zu Grunde liegenden Idee abzuweichen und ohne den Rahmen dieser Offenbarung zu verlassen. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung ist definiert über deren Ansprüche. Es können verschiedenste Änderungen vorgenommen werden, ohne den Schutzbereich der folgenden Ansprüche zu verlassen.The above relates to individual embodiments of the disclosure. Various changes to the embodiments can be made without departing from the underlying idea and without departing from the scope of this disclosure. The subject matter of the present disclosure is defined by its claims. A wide variety of changes can be made without departing from the scope of protection of the following claims.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
Sensorsensor
22
DifferenzverstärkerDifferential amplifier
33
AusgangskanalOutput channel
44th
ImpedanzImpedance
55
ImpedanzImpedance
66th
ImpedanzImpedance
77th
KlemmeClamp
88th
KlemmeClamp
99
ImpedanzImpedance
1010
Kondensatorcapacitor
1111
Versorgungs- und DetektionsschaltungSupply and detection circuit
12, 1312, 13
DrähteWires
1414th
VerbinderInterconnects
1515th
BrückengleichrichterBridge rectifier
1616
VersorgungsklemmeSupply terminal
1717th
VersorgungsklemmeSupply terminal
1818th
LastanschlussLoad connection
1919th
LastanschlussLoad connection
2020th
Emissionen einer WasserstoffflammeEmissions from a hydrogen flame
2121st
Messbereich einer UV-RöhreMeasuring range of a UV tube
2222nd
Messbereich einer Silizium-FotodiodeMeasuring range of a silicon photodiode
2323
Messbereich einer (mehrfach) gefilterten Silizium-FotodiodeMeasuring range of a (multiple) filtered silicon photodiode
2424
Messbereich einer Siliziumcarbid Fotodiode.Measuring range of a silicon carbide photodiode.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • CN 101221071 B [0005]CN 101221071 B [0005]
  • EP 0942232 B1 [0006, 0008]EP 0942232 B1 [0006, 0008]
  • DE 2654881 A1 [0009]DE 2654881 A1 [0009]
  • EP 3339736 B1 [0010]EP 3339736 B1 [0010]

Claims (15)

Sensoranordnung für eine Verbrennungsvorrichtung, die Sensoranordnung umfassend: einen Sensor (1) umfassend einen ersten und einen zweiten Sensoranschluss, wobei der Sensor (1) ausgebildet ist, in Reaktion auf das Empfangen einer ersten Menge an Licht von vorzugsweise 1.6·10-3 Watt pro Quadratmeter einen Signalversatz zwischen seinen Sensoranschlüssen zu erzeugen, und in Reaktion auf das Empfangen einer zweiten Menge an Licht von weniger als 1.6·10-3 Watt pro Quadratmeter gleiche Signale an seinen Anschlüssen zu erzeugen; einen Differenzverstärker (2), der einen ersten (7) und einen zweiten (8) Versorgungsanschluss, einen Ausgangskanal (3), einen invertierenden (-) und einen nicht invertierenden (+) Eingangskanal umfasst; ein Lastelement (6), das den Ausgangskanal (3) mit einem der Versorgungsanschlüsse (7, 8) verbindet; wobei der erste Sensoranschluss mit dem invertierenden (-) Eingangskanal elektrisch verbunden ist und der zweite Sensoranschluss mit dem nicht invertierenden (+) Eingangskanal elektrisch verbunden ist, so dass der Sensor (1) ausgebildet ist, Signale an die Eingangskanäle (-, +) anzulegen; wobei der Differenzverstärker (2) ausgebildet ist, in Reaktion auf den Signalversatz, welcher zwischen dem invertierenden (-) und dem nicht invertierenden (+) Eingangskanal angelegt wird, einen Strom an seinem Ausgangskanal (3) zu erzeugen, und das Lastelement (6) ausgebildet ist, eine erste Leistungsmenge in Abhängigkeit von dem am Ausgangskanal (3) erzeugten Strom abzuführen; wobei der Differenzverstärker (2) ausgebildet ist, in Reaktion darauf, dass der Signalversatz zwischen dem invertierenden (-) und dem nicht invertierenden (+) Eingangskanal angelegt wird, einen Laststrom aus den Versorgungsanschlüssen (7, 8) zu ziehen; wobei der Differenzverstärker (2) ausgebildet ist, in Reaktion darauf, dass gleiche Signale durch den Sensor (1) an die Eingangskanäle (-, +) angelegt werden, einen Ruhestrom aus den Versorgungsanschlüssen (7, 8) zu ziehen; wobei der Laststrom den Ruhestrom um wenigstens fünfzig Prozent übersteigt und der Ruhestrom kleiner als fünfzehn Mikroampere ist; und wobei der Sensor (1) ausgewählt ist aus einem Sensor ausschliesslich bestehend aus einer Siliziumcarbid-Fotodiode und dem ersten und dem zweiten Sensoranschluss oder einem Sensor umfassend eine Silizium-Fotodiode und den ersten und den zweiten Sensoranschluss und mindestens ein optisches Filter. A sensor arrangement for a combustion device, the sensor arrangement comprising: a sensor (1) comprising a first and a second sensor connection, the sensor (1) being configured in response to receiving a first amount of light of preferably 1.6 · 10 -3 watts per Square meter generate a signal offset between its sensor terminals and, in response to receiving a second amount of light less than 1.6 x 10 -3 watts per square meter, generate equal signals at its terminals; a differential amplifier (2) which comprises a first (7) and a second (8) supply connection, an output channel (3), an inverting (-) and a non-inverting (+) input channel; a load element (6) which connects the output channel (3) to one of the supply connections (7, 8); wherein the first sensor connection is electrically connected to the inverting (-) input channel and the second sensor connection is electrically connected to the non-inverting (+) input channel, so that the sensor (1) is designed to apply signals to the input channels (-, +) ; wherein the differential amplifier (2) is designed to generate a current at its output channel (3) in response to the signal offset which is applied between the inverting (-) and the non-inverting (+) input channel, and the load element (6) is designed to dissipate a first amount of power depending on the current generated at the output channel (3); wherein the differential amplifier (2) is configured to draw a load current from the supply connections (7, 8) in response to the signal offset being applied between the inverting (-) and the non-inverting (+) input channel; wherein the differential amplifier (2) is designed to draw a quiescent current from the supply connections (7, 8) in response to the fact that identical signals are applied by the sensor (1) to the input channels (-, +); wherein the load current exceeds the quiescent current by at least fifty percent and the quiescent current is less than fifteen microamps; and wherein the sensor (1) is selected from a sensor consisting exclusively of a silicon carbide photodiode and the first and second sensor connections or a sensor comprising a silicon photodiode and the first and second sensor connections and at least one optical filter. Die Sensoranordnung nach Anspruch 1, wobei der Sensor (1) eine Silizium-Fotodiode und ein erstes optisches Filter und ein zweites optisches Filter umfasst; und wobei das zweite optische Filter direkt an der Silizium-Fotodiode befestigt ist.The sensor arrangement according to Claim 1 wherein the sensor (1) comprises a silicon photodiode and a first optical filter and a second optical filter; and wherein the second optical filter is attached directly to the silicon photodiode. Die Sensoranordnung nach Anspruch 2, wobei das erste optische Filter und das zweite optische Filter optisch in Reihe angeordnet sind; und wobei das zweite optische Filter ein Interferenzfilter umfasst.The sensor arrangement according to Claim 2 wherein the first optical filter and the second optical filter are optically arranged in series; and wherein the second optical filter comprises an interference filter. Die Sensoranordnung nach Anspruch 1, wobei der Sensor (1) eine Siliziumcarbid-Fotodiode umfasst; und die Siliziumcarbid-Fotodiode eine spektrale Empfindlichkeit in einem Wellenlängenbereich zwischen 250 Nanometern und 400 Nanometern aufweist.The sensor arrangement according to Claim 1 wherein the sensor (1) comprises a silicon carbide photodiode; and the silicon carbide photodiode has a spectral sensitivity in a wavelength range between 250 nanometers and 400 nanometers. Die Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Sensoranordnung zusätzlich einen Rückkopplungswiderstand (9) umfasst, der den Ausgangskanal (3) mit dem invertierenden (-) Eingangskanal des Differenzverstärkers (2) verbindet.The sensor arrangement according to one of the Claims 1 to 4th wherein the sensor arrangement additionally comprises a feedback resistor (9) which connects the output channel (3) to the inverting (-) input channel of the differential amplifier (2). Die Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Sensoranordnung zusätzlich einen Rückkopplungskondensator (10) umfasst, der den Ausgangskanal (3) mit dem invertierenden (-) Eingangskanal des Differenzverstärkers (2) verbindet.The sensor arrangement according to one of the Claims 1 to 5 , wherein the sensor arrangement additionally comprises a feedback capacitor (10) which connects the output channel (3) to the inverting (-) input channel of the differential amplifier (2). Die Sensoranordnung nach Anspruch 6, wobei der Sensor (1) eine Sensorkapazität zwischen den Sensoranschlüssen aufweist; wobei der Rückkopplungskondensator (10) eine Rückkopplungskapazität aufweist; und wobei die Rückkopplungskapazität in Verbindung mit der Sensorkapazität ausgebildet ist, eine Instabilität des Differenzverstärkers (2) zu unterdrücken.The sensor arrangement according to Claim 6 wherein the sensor (1) has a sensor capacitance between the sensor connections; wherein the feedback capacitor (10) has a feedback capacitance; and wherein the feedback capacitance is designed in connection with the sensor capacitance to suppress instability of the differential amplifier (2). Die Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Sensoranordnung zusätzlich eine erste Erdimpedanz (4) umfasst, die den invertierenden (-) Eingangskanal mit einem der Versorgungsanschlüsse (7, 8) verbindet.The sensor arrangement according to one of the Claims 1 to 7th , wherein the sensor arrangement additionally comprises a first ground impedance (4) which connects the inverting (-) input channel to one of the supply connections (7, 8). Die Sensoranordnung nach Anspruch 8, wobei die Sensoranordnung zusätzlich eine zweite Erdimpedanz (5) umfasst, die den nicht invertierenden (+) Eingangskanal mit einem der Versorgungsanschlüsse (7, 8) verbindet; und wobei die erste Erdimpedanz (4) und die zweite Erdimpedanz (5) beide eine Verbindung zu demselben Versorgungsanschluss (7, 8) herstellen.The sensor arrangement according to Claim 8 , wherein the sensor arrangement additionally comprises a second ground impedance (5) which connects the non-inverting (+) input channel to one of the supply connections (7, 8); and wherein the first earth impedance (4) and the second earth impedance (5) both establish a connection to the same supply connection (7, 8). Die Sensoranordnung nach Anspruch 9, wobei die erste Erdimpedanz (4) einen ersten Impedanzwert aufweist und die zweite Erdimpedanz (5) einen zweiten Impedanzwert aufweist; und wobei der zweite Impedanzwert den ersten Impedanzwert wenigstens um einen Faktor zehn übersteigt.The sensor arrangement according to Claim 9 wherein the first earth impedance (4) has a first impedance value and the second earth impedance (5) has a second impedance value; and wherein the second impedance value exceeds the first impedance value by at least a factor of ten. Die Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Sensoranordnung ein Leitungspaar mit einer ersten Leitung (12) und mit einer zweiten Leitung (13) umfasst; wobei der Laststrom ein elektrischer Strom ist; wobei der Ruhestrom ein elektrischer Strom ist; wobei die erste Leitung (12) eine erste elektrische Verbindung zu dem ersten Versorgungsanschluss (7) herstellt und die zweite Leitung (13) eine zweite elektrische Verbindung zu dem zweiten Versorgungsanschluss (8) herstellt; und wobei das Leitungspaar (12, 13) zusätzlich einen Thermistor mit positivem Temperaturkoeffizienten umfasst; und wobei der positive Temperaturkoeffizient so bemessen ist, dass er im Falle eines Kurzschlusses in der Sensoranordnung (1) einen elektrischen Strom durch das Leitungspaar (12, 13) auf weniger als zwei Ampere begrenzt.The sensor arrangement according to one of the Claims 1 to 10 wherein the sensor arrangement comprises a line pair with a first line (12) and with a second line (13); wherein the load current is an electrical current; wherein the quiescent current is an electrical current; wherein the first line (12) produces a first electrical connection to the first supply connection (7) and the second line (13) produces a second electrical connection to the second supply connection (8); and wherein the pair of lines (12, 13) additionally comprises a thermistor with a positive temperature coefficient; and wherein the positive temperature coefficient is dimensioned such that it limits an electrical current through the line pair (12, 13) to less than two amperes in the event of a short circuit in the sensor arrangement (1). Die Sensoranordnung nach Anspruch 11, wobei das Leitungspaar einen Verbinder (14) zur Verbindung der ersten Leitung (12) und der zweiten Leitung (13) mit einer Versorgungs- und Detektionsschaltung (11) bereitstellt; wobei der Verbinder (14) der einzige Verbinder der Sensoranordnung ist, der ausgebildet ist, die erste Leitung (12) und die zweite Leitung (13) mit der Versorgungs- und Detektionsschaltung (11) zu verbinden.The sensor arrangement according to Claim 11 the pair of lines providing a connector (14) for connecting the first line (12) and the second line (13) to a supply and detection circuit (11); wherein the connector (14) is the only connector of the sensor arrangement which is designed to connect the first line (12) and the second line (13) to the supply and detection circuit (11). Die Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Versorgungs- und Detektionsschaltung (11) ausgebildet ist, Signale des Sensors (1) durch Überabtastung zu detektieren.The sensor arrangement according to one of the Claims 1 to 10 , wherein the supply and detection circuit (11) is designed to detect signals from the sensor (1) by oversampling. Die Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Fotodiode des Sensors (1) eine Anode und eine Kathode aufweist; und wobei der erste Sensoranschluss eine Verbindung zur Kathode der Fotodiode herstellt und der zweite Sensoranschluss eine Verbindung zur Anode der Fotodiode herstellt.The sensor arrangement according to one of the Claims 1 to 13 wherein the photodiode of the sensor (1) has an anode and a cathode; and wherein the first sensor connection connects to the cathode of the photodiode and the second sensor connection connects to the anode of the photodiode. Verbrennungsvorrichtung umfassend eine Sensoranordnung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 14.Combustion device comprising a sensor arrangement according to one of the Claims 1 to 14th .
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