DE2714040A1

DE2714040A1 - Gasmessgeraet

Info

Publication number: DE2714040A1
Application number: DE19772714040
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Hoeht
Original assignee: Auergesellschaft GmbH
Current assignee: Auergesellschaft GmbH
Priority date: 1977-03-30
Filing date: 1977-03-30
Publication date: 1978-10-05
Also published as: DE2714040B2; DE2714040C3

Description

"Gasmeßgerät"
Die Erfindung betrifft ein Gasmeßgerät mit einer Meßanordnung zum Messen und Überwachen der Konzentration von brennbaren Gasen und Dämpfen in Luft mit zwei unabhängig voneinander einstellbaren Meßsystemen, einem System für eine Messung nach dem Wärmeleitfähigkeitsprinzip und einem System für eine Messung nach dem Wärmetönungsprinzip, wobei die dem zu messenden Gas ausgesetzten Meßelemente in einer gemeinsamen Meßkammer angeordnet sind und einem Anzeigeinstrument für beide Systeme.
Bei Gasmeßgeräten, die nach dem Wärmetönungsprinzip arbeiten, ist die Anzeige insbesondere hoher Konzentrationen brennbarer Gase in Luft nicht eindeutig. In diesem Falle kann aufgrund des Sauerstoffmangels eine Anzeige auftreten, die Konzentrationen unterhalb der tiEG G (Untere Explosionsgrenze) vortäuscht.
Um diesen Mangel zu beseitigen, wurde nach der OS 1673306 vorgeschlagen, eine zusätzliche Brückenschaltung für die Messung der Wärmeleitungseigenschaft vorzusehen, in deren Nullkreis ein Schalttransistor mit einem Relais in der Emitterleitung vorgesehen ist, welches bei entsprechendem Stromdurchgang das Anzeigeinstrument von der Wärmetönungs-Meßbrücke über einen Vorwiderstand auf die Versorgungsspannung der Wärmeleitungs-Meßbrücke schaltet, so daß das Ueßinstrument auf Vollausschlag gehalten wird. Die Anzeige einer Konzentration in diesem Bereich ist nicht vorgesehen.
In der britischen Patentschrift Nr. 1447 488 ist ein Gasmeßgerät mit einer Wärmeleitungsmeßbrücke und einer Wärmetönungsmeßbrücke beschrieben, welches die wahlweise Verwendung derselben mittels eines Bereichsschalters zuläßt. Bei Anschaltung auf die Wärmetönungsmeßbrücke wird die Eindeutigkeit der Anzeige dadurch erreicht, daß beide Meßsysteme gleichzeitig eingeschaltet sind und das Signal der Wärmeleitungsmeßbrücke über einen Verstärker einem Schalttransistor zugeführt wird, der das Signal der Wärmetönungsbrücke am Meßinstrument auf Vollausschlag hält. Zur weiteren Durchführung der Messung ist es dann notwendig, mit Hilfe des Schalters auf die Wärmeleitfähigkeitsmeßbrücke umzuschalten, damit wird die Wärmetönungsmeßbrücke abgeschaltet.
Abgesehen von der bei dieser Art der Messung notwendigen gleichzeitigen Anschaltung beider Meßbrücken, die einen für ein tragbares Gerät unerwünscht hohen Stromverbrauch verursacht, wird jeweils das empfindliche Meßinstrument selbst im Brückenkreis in der Meßdiagonale über einen Kontaktschalter umgeschaltet, ein Verfahren, welches leicht zu Fehlmessungen führen kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung eines Gasmeßgerätes für brennbare Gase anzugeben, bei der die Systemumschaltung entsprechend der vorliegenden Gaskonzentration automatisch ohne Verwendung mechanischer Schaltkontakte erfolgt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich beim Einschalten des Gerätes erst die Meßbrücke nach dem Wärmeleitfähigkeitsprinzip über eine monostabile Kippstufe und einen ersten Schwellwertschalter und einen ersten Schalttransistor einschaltet und in der Folge sich bei niedrigerer Gaskonzentration über einen zweiten Schalttransistor das System mit der Meßbrücke nach dem Wärmetönungsprinzip einschaltet und beim Wiederansteigen der Gaskonzentration über einen zweiten Schwellwertschalter, einem Kondensator-Widerstandsglied die monostabile Kippstufe sich wieder einschaltet und daß Leuchtdioden für die Anzeige des jeweiligen Einschaltzustandes vorgesehen sind.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Messung immer eindeutige Werte dadurch liefert, daß zwangsweise erst die Wärmeleitungsmeßbrücke eingeschaltet ist, ferner läßt sich die Umschaltschwelle auf ein gewünschtes Gas einstellen und ist beliebig veränderlich, und es lassen sich auch Konzentrationen über den Bereich der UEG (Untere Explosionsgrenze) messen. Da die Umschaltung auf diesen Bereich ohne mechanische Kontakte erfolgt, ist eine Zündgefahr weitgehend ausgeschaltet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Die Fig. zeigt ein Schaltbild der-Meßanordnung, Die Meßanordnung besteht im wesentlichen aus zwei Meßbrücken M1 und M2, wobei mit M1 die siärmeleitfähigkeil und mit M2 die Wärmetönung des Gases gemessen wird. Je nach Gaskonzentration schaltet sich das Gerät selbsttätig von der Meßbrücke M1 für die höhere zur Meßbrücke M2 für die geringere Konzentration um. Die Meßanordnung ist an eine Gleichspannung U angeschlossen und kann über einen Schalter B eingeschaltet werden. Die monostabile Kippstufe Z3 erhält dann über R1, C1 einen Startimpuls. Der Transistor T3 mit dem Widerstand R3 wird für die durch das Widerstands-Kondensator-Glied R2.C2 vorgegebene Zeit leitend und gibt eine positive Spannung an R3 über den Widerstand R4 an den Eingang E des Schwellwertschalters Z1.
Der Ausgang A1 von Z1 wird leitend, steuert den Transistor T1 durch und schaltet so die Meßbrücke M1 ein.
Die Meßbrücke M1 zur Messung der Wärmeleitfähigkeit des Gases besteht aus den Sensoren S10 und S11' von denen ein Sensor z. B.
S10 dem Meßgas ausgesetzt ist, während der Sensor S11 gleicher Bauart in einer vom Meßgas abgeschlossenen Kammer nur auf die Umgebungstemperatur reagiert. Die Meßbrücke M1 enthält außerdem die Brückenwiderstände R1o und R11. Der Nullabgleich der Meßbrücke ohne Meßgas erfolgt am Potentiometer P1. Die bei der Messung mit der Brücke entstehende Brücken spannung wird am Potentiometer P4 abyegriffen und über die Widerstände R12 und R13 dem Verstärker V1 zugeführt. Am Ausgang dieses Verstärkers liegt über R18 das Anzeigeinstrument J.
Nach Ablauf der durch die Zeitkonstante R2.C2 vorgegebenen Zeit der monostabilen Kippstufe Z3 wird der Eingang E des Schwellwertschalters Z1 durch Sperrung des Transistors T3 und damit Wegfall der positiven Spannung über R4 an Z1, freigegeben.
Am Eingang des Schwellwertschalters Z1 steht nun das, über den Verstärker V1 mit dem Gegenkopplungswiderstand R14 über die Diode G1 am Potentiometer PS, verstärkte Signal an. Ist die durch das anstehende Signal vorgegebene Spannung größer als die eingestellte Schwelle des Schwellwertschalters Z1, d. h. die Gaskonzer.-tration ist größer als eine vorgegebene Konzentration, so bleibt der Ausgang A1 durchgeschaltet. Die Meßbrücke M1 erhält weiterhin Strom, die Leuchtdiode L1 ist über R7 an Spannung gelegt und zeigt den eingeschalteten Meßbereich an.
Wenn die Gaskonzentration unter der Konzentration liegt, für die die Schaltschwelle von Z1 eingestellt ist, so schaltet der Schwellwertschalter Z1 vom Ausgang A1 um auf den Ausgang A2. Die Meßbrücke M1 wird stromlos. Über den Ausgang A2 wird der Transistor T2 durchgeschaltet, und damit die Meßbrücke M2 für die Messung der Wärmetönung an Spannung gelegt. M2 besteht aus den Sensoren S20 und S21 mit den Brückenwiderständen R20 und R21, und dem Abgleichwiderstand P2.
Von den Sensoren ist z. B. S20 katalytisch aktiv, d. h. der Widerstand ändert sich durch die an ihm auftretende Verbrennung des Gasanteils in der Luft. Der Sensor S21 ist katalytisch inaktiv, d. h. es tritt keine Verbrennung auf und damit keine Widerstandsänderung durch eine Verbrennung.
An P4 wird die entstehende Brückenspannung abgenommen und über R16 und R17 rückwirkungsfrei dem Verstärker V2 mit dem Gegenkopplungswiderstand R15 zugeführt. Am Ausgang dieses Verstärkers liegt über R19 das Anzeigeinstrument J. Ferner ist am Verstärkerausgang über eine Diode G2 ein Potentiometer P6 angeschlossen, an dem einstellbar eine Spannung abgenommen wird, die über R5 dem Schwellwertschalter Z2 zugeführt wird. Mit dieser Anordnung wird dafür gesorgt, daß bei Überschreiten der Gaskonzentration über den für die Wärmetönungsmessung vorgesehenen Bereich der Schwellwertschalter Z2 die automatische Umschaltung von der Wärmetönungsmeßbrücke M2 auf die Wärmeleitungsbrücke M1 erfolgt.
Vom Ausgang A3 des Schwellwertschalters Z2 gelangt über C3, R6 und der Diode G3 ein Steuerimpuls an den Transistor T4, dieser schaltet durch und entlädt den Kondensator C1 der monostabilen Kippstufe Z3. Nach Abklingen dieses Steuerimpulses schaltet der Transitstor T4 wieder in den Sperrzustand zurück, der Kondensator C1 lädt sich wieder auf, und die Kippstufe Z3 wird über R1, C1 wieder gestartet und so, wie bereits beschrieben die Meßbrücke M1 wieder eingeschaltet. Die Widerstände R18 und R19 sind so bemessen, daß sie den Meßbereich für das Instrument J entsprechend der eingeschalteten Meßbrücke M1 oder M2 festlegen. Durch die Leuchtdioden L1 oder L2 wird die jeweils angeschaltete Meßbrücke 1 oder M2 angezeigt, so daß eine einfache Zuordnung des Meßwertes möglich wird.
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Claims

Patentanspruch Gasmeßgerät mit einer ileßanordnung zum Messen und Überwachen der Konzentration von Gasen und Dämpfen in Luft, mit zwei unabhänyig voneinander einstellbaren Meßsystemen, einem System für eine Messung nach dem Wärmeleitfähigkeitsprinzip und einem System für eine Messung nach dem Wärmetönungsprinzip, wobei die dem zu messenden Gas ausgesetzten Meßelemente in einer gemeinsamen Meßkamraer angeordnet sind, und einem Anzeigeinstrument für beide Systeme, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß sich beim Einschalten des Gerätes erst die Meßbrücke nach dem Wärmeleitfähigkeitsprinzip M1 über eine monostabile Kippstufe Z3 und einen ersten Schwellwertschalter zl und einem ersten Schalttransistor T1 einschaltet und in der Folge sich bei niedrigerer Gaskonzentration über einen zweiten Schalttransistor T2 das System mit der Meßbrücke nach dem Wärmetönungsprinzip i12 einschaltet und beim Wiederansteigen der Gaskonzentration über einen zweiten Schwellwertschalter Z2, einem Kondensator-Widerstandsglied C3Rb die monostabile Kippstufe Z3 sich wieder einschaltet, und daß Leuchtdioden L 1L2 für die Anzeige des jeweiligen Einschaltzustandes vorgesehen sind.