DE2436866A1 - Einrichtung zur bestimmung der truebung von gasen - Google Patents

Description

• Anlage zur Patentanmeldung; Einrichtung zur Bestimmung der Trübung von Gasen Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Bestimmung der Trübung von Gasen insbesondere von Dieselmotor-Abgasen, durch die Messung der Intensität von Lichtstrahlen, die durch eine von den zu messenden Gasen gefUllte IIIeMkammer und eine mit Luft gefüllte Vergleichskammer auf einen lichtempfindlichen Sensor geleitet werden, wobei wenigstens ein Strahlengangdurch einen Zerhacker zeitweise unterbrochen ist.
• Bei bekannten Trübungsmeßgeräten wird ein Lichtstrahl abwechselnd durch eine mit Abgas gefüllte tleßkammer und eine Vergleichskammer geschickt und einem lichtempfindlichen Sensor zugeleitet. Da die Lichtintensität des Lichtstrahles sich beim Durchgang durch die Meßkamnr und die Vergleichskamner ändert, entsteht am Ausgang des lichtempfindlichen Sensors ein wechselndes Signal, wobei die Differenz zwischen den beiden Ausgangs signalen des lichtempfindlichen Sensors ein Maß für die Trübung des Abgases ist. Da die beiden unterschiedlichen Ausgangssignale zeitlich versetzt anfallen, muß mindestens eine Speichereinrichtung vorgesehen sein, die einen Wert festhalt, bis der zweite Wert ebenfalls vorliegt. Erst dann können die beiden unterschiedlichen werte miteinander verglichen werden. Bei solchen Aufgaben bedient man sich überlicherweise der bekannten Sample- und Hold-Technik.
• Dabei wird der Meßwertseber, in diesem Fall der lichtempfindliche Sensor, wechselweise mit zwei Speichern verbunden, denen überlicherweise.je ein Verstärker vorgeschaltet ist. Die in den Speichern festgehaltenen Signale werden dann miteinander verglichen und ausOewertet.
• Bei einer Einrichtung der obengenannten Art kommt es besonders darauf an, daß das Ausgangssignal des lichtempfindlichen Sensors außerordentlich genau ausgewert wird und daß Fehler, die beispielsweise durch Toleranzen von elektrischen Bauelementen entstehen können, weitgehend ausgeschaltet werden.
• Ein besonders schwerwiegender Fehler ist bei der Auswertung des. Ausgangssignales des licht empfindlichen Sensors die Offsetspannung von Verstarkern, von denen üblicherweise je einer den Speichereinrichtungen vorgeschaltet ist.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu entwickeln, mit deren Hilfe eine genaue Trübungsmessung von Abgasen möglich ist, wobei. Fehler, die durch Toleranzen von elektrischen Bauteilen entstehen weitgehend ausgeschaltet sind. Außerdem soll die Einrichtung einfach und zweckmäßig und damit konstensparend im-Aufbau sein.
• Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß'der lichtempfindliche Sensor über einen Opperationsverstärker und Schaltkontakte mit zwei Speichern in Wirkverbindung steht, die mit einem Subtrahierer verbunden sind, wobei die Umschaltung der Schaltkontakte von dem Zerhacker auslösbar ist und wobei die Kontakte dabei wechselweise den ersten und den zweiten Speicher mit den Sensor in Wirkverbindung bringen.
• Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich in Verbindung mit den Unteransprüchen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und aus den zugehörigen Zei&nnungen.
• Es zeigen: Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau eines Trübungsmegerätes und Fig. 2 ein Diagramm zur Erlzuterung der Wirkungsweise des Trübungsmeßgerätes nach Fig. 1.
• In Fig. 1 ist der schematische Aufbau eines Trübunsmeßgerätes dargestellt. Das rübungsmeßgerät weist eine Meßkammer 10 auf, die von dem getrübten Abgas einer Brennkraftmaschine durchströmt ist. Außerdem weist das Tru..bungsmmeßgerät eine Vergleichskammer 11 auf, die mit reiner Luft gefüllt ist. Die beiden Kammern 10 und 11 werden von Scheiben 12 und 13 abgedeckt, die während des Meßvorganges rotieren und mit einer geeigneten Reinigungseinrichtung von Schmutzablagerungen befreit werden. Eine Lichtquelle 14 sendet Licht über Umlenkspiegel 15.und 16 durch die Meßkammern 10 und die Verglelchskammer 11 wobei die Lichtstrahlen über Umlenkspiegel 17 und 18 auf einen lichtempfindlichen Sensor 19 geleitet werden.
• In den beiden über die Meßkammer 10 und die Vergleichs kammer 11 führende Strahlengänge ist eine Zerhackerscheibe 20 angeordnet, die wenigstens einen lichtdurchlässigen Sektor 21 und einen lichtundurchlässigen Sektor 22 aufweist. Die Zerhackerscheibe 20 wird von einen Elektromotor 23 in Umdrehung versetzt. Dabei ist entweder der Strahlengang durch die Meßkammer 10 freigegeben und der Strahlengang durch die Vergleichskammer gesperrt oder umgedreht. Es kann auch vorgesehen sein, die Zerhackerscheibe nur in einem der StrahlengEnge anzubringen.
• Bei Drehung der Zerhackerscheibe 20 tritt an dem elektrischen Ausgang des Fotoelementes 19 eine Ausgangs spannung auf, die groß ist, wenn der Lichtstrahl über die Vergleichskammer 11 auf das Fotoelement 19 gelangt. Diese Spannung ist in Fig. 2 bei U1 dargestellt. Die Ausgangsspannung des Fotoelementes 19 ist dagegen geringer, wenn der Lichtstrahl über die tiesskammer 10 auf das Fotoeleinent 19 gelangt, da er durch das getrübte Abgas geschwächt wird. Diese Ausgangsspannung ist bei U2 in dem Diagramm nach Fig. 2 eingetragen. Aus diesen beiden wechselnden Signalen U1 und U2 ergibt sich die dargestellte Impulsfolge.
• Wie aus Fig. 2 ersichtlich, fallen die beiden miteinander zu vergleichenden elektrischen Werte'U1 und U2 zeitlich nacheinander an. Um diese beiden Werte miteinander zu vergleichen, ist eine Schalteinrichtung vorgesehen, die einen Operationsverstärker 24 aufweist. An den nicht invertierenden Eingang dieses Operationsverstärkers ist das Fotoelement 19 angeschlossen. 4it dem Ausgang des Operations verstärkers 24 sind ein erster Schaltkontakt 25 und ein zweiter Schaltkontakt 26 verbunden. An den ersten Schaltkontakt ist ein erst er Speicherkondensator 27 sowie ein erster. Verstärker 28 angeschlossen. l4it dem zweiten Schaltkontakt 26 ist ein zweiter Speicherkondensator 29 und ein zweiter Verstärke 30 verbunden. Die beiden Ausgnge der Verstärker 28 und 30 sind auf je einen Eingang eines Subtrahierers 31 geführt, an dessen Ausgang ein Anzeigeinstrument ansgeschlossen ist.
• Jeder der beiden eben dargestellten Schaltungszweige weist außerdem eine Rückkopplungsleitung von dem Ausgang der Verstärker 28 bzw. 30 zu dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 24 auf. Dabei ist in der Rückkopplungs leitung von dem Verstärker 22 ein dritter Schaltkontakt 33 und in der Rückkopplungsleitung von dem zweiten Verstärker 30 zu dem Operationsverstärker 24 ein vierter Schaltkontakt 34 angeordnet. Die Schaltkontakte 25, 26, 33 und 34 werden von einem Taktgenerator 35 betätigt, welcher von der Zerhackerscheibe 20 ausgelöst wird. Dabei kann beispielsweise eine Lichtquelle 37 und eine Fotodiode 38 vorgesehen sein, wobei letztere immer dann ein Signal abgibt, wenn der Strahlengang über die iesskammer 10 freigegeben und der Strahlengang über die Vergleichskammer 11 gesperrt wird oder umgekehrt.
• Dabei werden von dem Taktgenerator 35 der erste und der dritte Schaltkontakt 25 und 33 gemeinsam geschlossen, wenn der zweite Schaltkontakt 26 und der vierte Schaltkontakt 34 gemeinsam geöffnet werden. Umgekehrt werden der erste Schaltkontakt 25 und der dritte Schaltkontakt 33 gemeinsam geöffnet, wenn der zweite Schaltkontakt 26 und der vierte Schaltkontakt 34 gemeinsam geschlossen werden. -Die Wirkungsweise der beschriebenen Schaltungsanordnung ist folgende. Liegt an dem elektrischen Ausgang des Fotoelementes 19 ein Ausgangssignal an, so wird dies mit Hilfe des Operationsverstärkers 24 verstärkt. Da beispielsweise eine Offsetspannung des Operationsverstärkers mit in dem Ausgangssignal des0pera.tionsverstärkers enthalten ist, wird also das wirkliche Ausgangssignal plus einem Fehler in dem ersten Speicherkondensator gespeichert. Nach Umschalten der Schaltkontakte 25, 33, 26 und 34 wird das nachfolgende Ausgangssignal des Fotoelementes 19, das ebenfalls mit einem beispielswiese durch die Offsetspannung des- Operationsverstärkers 24 behaftet ist, in dem zweiten Speisekondensator 29 eingespeist. Die beiden gespeicherten Werte werden nun voneinander subtrahiert, wobei die Fehler, welche durch die Offsetspannung des Operationsverstärkers 24 mit in dem gespeicherten Signal enthalten sind, eliminiert werden. Die Differenz, die sich in dem elektrischen Signal am Ausgang des Subtrahierers 31 ausdrückt, wird mit Hilfe des Anzeigeinstrumentes 32 angezeigt und bildet'ein genaues i-4aß für die Trübung des Abgases in der Meßkammer 10.

Claims (5)

Ansprüche

1. Einrichtung zur Bestimmung der Trübung von Gasen, insbesondere von Dieselmotor-Abgasen, durch die essun der Intensität von Lichtstrahlen, die durch eine von den zu messenden Gasen Öefüllte tießkanimer und eine mit Luft gefüllte Vergleicllskammer auf einen lichtempfindlichen Sensor geleitet werden, wobei wenigstens ein Strahlengang durch einen Zerhacker zeitweise unterbrochen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtempSindliche Sensor (19) über einen 3perationsverstPrk'er (24) und Schaltkontakte (25, 26) mit zwei Speichern (27, 29) in Wirkverbindung steht, die mit einem Subrahierer (31) verbunden sind, wobei die Umschaltung der Schaltkontakte (25, 26) von dem Zerhacker (20) auslösbar ist und wobei die Kontakte (25, 26) dabei wechselweise den ersten und den zeiten Speicher (27, 29) mit dem Sensor (19) in Wirkverbindung bringen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (19) an den nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers (24) angeschlossen ist und daß der Ausgang des Operationsverstärkers (24) über den ersten Schaltkontakt (25) mit dem ersten Speicherkondensator (27) verbunden ist, der über einen Verstärker (28) an einen ersten Eingang des Subtrahierers (31) angeschlossen ist., und daß der Ausgang dess Operationsverstärkers (24) über den zweiten Schaltkontakt (26) mit dem zweiten Speicherkondensator (29) verbunden ist, der über einen Verstärker (30) an einen zweiten Eingang des Subtrahieres (31) angelegt ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Eingang des Subtrahierers (31) über den dritten - syncnron mit dem ersten - betätigten Schaltkontakt (33) mit dem inverti.erenden Eingang des Operationsverstärkers. (24) verbunden ist und daß der zweite Eingang des Subtrahierers (31) über den vierten Schaltkontakt (34), der synchron mit dem zweiten Schaltkontakt (26) betätigbar ist, an den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers (24) angelegt ist.

4. Einrcihtung nach einem der-Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Taktgenerator (35) vorgesehen ist, der von dem Zerhacker (20) ausgelöst wird, und der den ersten und dritten Schaltkontakt (25, 33) unter gleichzeitigen Offnen des zweiten und vierten Schaltkontaktes (26, 34) schließt und den ersten und dritten Schaltkontakt (25, 33) unter gleichzeitigem Schliessen des zweiten und vierten Schaltkontaktes (26, 34) öffnet.

5. Einrichtung nach einem der Ansprtiche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Ausgang des Subtrahierers (31) ein Anzeige- und/oder Aufzeichungsgerät (32) verbunden ist.

L e e r s e i t e