DE2835008A1 - Checking calibration of semi-conductor smoke detectors - by altering operating temp. and noting variation in resistance pattern - Google Patents
Checking calibration of semi-conductor smoke detectors - by altering operating temp. and noting variation in resistance patternInfo
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Abstract
Description
Verfahren zur überprüfung des eingebauten Procedure for checking the built-in
Sensors von Gas- bzw. Rauchwarngeräten Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung des eingebauten Sensors von Gas- bzw. Rauchwarngeräten auf Funktionstüchtigkeit, wobei der Sensor aus einem Halbleiterkristall besteht, welcher einerseitsauf einer konstanten Arbeitstemperatur im Bereich von 180 - 380°C gehalten wird und andererseits als unter dem Einfluss des zu messenden Gases bzw. Rauchs sich verändernder Widerstand in einem Messkreis funktioniert. Sensors of gas or smoke alarm devices The invention relates to a Procedure for checking the built-in sensor of gas or smoke alarm devices functionality, whereby the sensor consists of a semiconductor crystal, which on the one hand at a constant working temperature in the range of 180 - 380 ° C is held and on the other hand as under the influence of the gas to be measured or Rauch's changing resistance in a measuring circuit works.
Aus der OS 22 49 1114 ist ein Gas- bzw. Rauchdetektor unter Verwendung eines vorbeschriebenen Halbleiters bekannt, wobei ein Sensor nach der OS 20 65 o24 meist an der Decke des zu überwachenden Raums in einem luftdurchlässigen Käfig angebracht ist, welcher mit dem Steuergerätdurch ein Kabel verbunden ist. Das Steuergerät hält dabei im wesentlichen die Temperatur im Sensor auf einer absolut gleichmässigen Höhe, weil eine Temperaturänderung eine Änderung der Messpannung im Messkreis zu Folge hat, also das Messergebnis verfälscht. Ausserdem sind im Steuergerät die anderen Teile der Messbrücke enthalten. Weiterhin ist entweder im Steuergerät oder an anderer Stelle eine Sicherung des Gerätes gegen Drahtbruch, gegen Kurzschluss, gegen Heizwendelbruch etc. vorgesehen, um unter allen Umständen das Gerät betriebsbereit zu halten bzw. anzuzeigen, falls es aus einem der vorgenannten Gründe nicht mehr funktionieren kann, weil dann die gefährlich Gaskonzentration nicht mehr gemeldet wird.From OS 22 49 1114 a gas or smoke detector is used a previously described semiconductor known, a sensor according to OS 20 65 o24 usually attached to the ceiling of the room to be monitored in an air-permeable cage which is connected to the control unit by a cable. The control unit stops essentially the temperature in the sensor on an absolutely uniform one Height, because a change in temperature results in a change in the measuring voltage in the measuring circuit Has a consequence, i.e. falsifies the measurement result. In addition, the others are in the control unit Parts of the measuring bridge included. Furthermore, it is either in the control unit or on another Provide a fuse for the device against wire breakage, against short circuit, against broken heating coil etc. provided in order to keep the device ready for operation under all circumstances. to indicate if it no longer works for one of the reasons mentioned above because then the dangerous gas concentration is no longer reported.
Bis Jetzt existiert aber keine Sicherung gegen einen Ausfall des Halbleiters selbst, da es in der Eigenart des Sensors liegt, dass bei ausgefallenem Halbleiter das Gerät noch immer eine nicht gefaärliche Gas- bzw Rauchkonzentration anzeigt. Aus diesem Grunde ist vorgeschrieben, dass der Sensoturnusmässig mit einem Testgas überprüft wird. Dies ist aber sehr aufwendig und vor allem kostenintensiv, zumals in vielen Fällen die Sensoren an der relativ hohen Raumecke schwer zugänglich sind.Up to now, however, there is no safeguard against failure of the semiconductor even, as it is in the nature of the sensor that if the semiconductor fails the device is still showing a non-hazardous gas or smoke concentration. For this reason it is prescribed that the sensor cycle should be measured with a test gas is checked. But this is very complex and, above all, cost-intensive, especially in many cases the sensors on the relatively high corner of the room are difficult to access.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu schaffen, die Funktionstüchtigkeit der Sensoren leichter und einfacher zu überprüfen und dadurch vor allem die schwierige Überprüfung mit einem Testgas zu vermeiden, welcher auch der Nachteil anhaftet, dass schon kurze Zeit nach der überprüfung mit Testgas der Sensor nicht mehr funktionieren kann, was aber erst bei der nächsten Überprüfung festgestellt werden kann. So kann ein nicht mehr funtionstüchtiger Sensor noch längere Zeit eingebaut bleiben und unter Umständen eine gefährlich Gaskonzentration nicht mehr anzeigen.The present invention is therefore based on the object of a Ability to make the functionality of the sensors easier and simpler to check and thereby especially the difficult check with a test gas to avoid, which also has the disadvantage that a short time after the check with test gas, the sensor can no longer function, but what has to be done first can be determined at the next inspection. So can a no longer functional Sensor remain installed for a long time and possibly a dangerous gas concentration do not show again.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht nun darin, dass für eine Zeit von o,5 bis 3 Min. die Arbeitstemperatur des Sensors um mindestens 10 verändert -erhöht oder erniedrigt- und anschliessend wieder auf die Arbeitstemperatur gebracht wird und dass die bei diesem Vorgang erhaltene Kurve der Messpannung mit der charakteristischen Normalkurve des Sensors verglichen wird.The solution to this problem is that for a time of o, 5 to 3 min. the working temperature of the sensor changed by at least 10 - increased or lowered and then brought back to working temperature and that the curve of the measurement voltage obtained during this process with the characteristic Normal curve of the sensor is compared.
Vorteilhaft wird als charakteristische Normalkurve die bei der ersten Inbetriebnahme des Sensors erhaltene Kurve verwendet.The first characteristic curve is advantageous Commissioning of the sensor used.
Zweckmässig beträgt die Veränderung der Testtemperatur etwa 15 - 30$ der Arbeitstemperatur.The change in the test temperature is expediently about $ 15-30 the working temperature.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus im Mess- bzw, Steuergerät angeordneten an sich bekannten Vorrichtungen zur zeitweiligen Veränderung der Heizspannung bzw. des Heizstroms und der Vergleich der dabei erhaltenen Kurvenintegrale der Messknrven erfolgt analog und/oder mittels Mikroprozessoren.The device for performing the method consists of the measuring or, control device arranged per se known devices for temporary change the heating voltage or the heating current and the comparison of the curve integrals obtained the measuring curve is analog and / or by means of microprocessors.
Der Vorteil eines solchen Verfahrens und der dazu notwenwdigen Vorrichtung liegt auf der Hand. Durch eine relativ einfach zu bewerkstelligende Veränderung des Heizstroms bzw. der Heizspannung z.B.The advantage of such a method and the device required for it is obvious. A change that is relatively easy to accomplish the heating current or the heating voltage e.g.
vom Steuergerät aus, kann innerhalb weniger Minuten festgestellt werden, ob der Halbleiterkristall des Sensors noch voll funktionsfähig ist. Durch Einsatz der bekannten Mikroprozessoren kann diese Überprüfung sogar jeden Tag oder auch in noch kürzeren Abständen völlig automatisch erfolgen, sodass erst dann eine Alarmeinrichtung anspricht, wenn ein Sensor nicht mehr voll funktionsfähig ist.from the control unit, it can be determined within a few minutes whether the semiconductor crystal of the sensor is still fully functional. Through commitment the well-known microprocessors can do this check every day or even take place completely automatically at even shorter intervals, so that only then an alarm device responds when a sensor is no longer fully functional.
Die damit erreichte Sicherheit geht wesentlich weiter, als bei den routinemässigen UberprAfungen mit Testgas, welche wegen des Aufsandes nur in grösseren Zeitabständen durchgeführt werden können, und es ist vor allem auch zuverlässiger, was wiederum der Sicherheit der Uberwachung zugute kommt. Aufgrund dieser Einrichtung kann man sogar die Ansprechgrenzen der gesamten Vorrichtung wesentlich enger ziehen. Es ist sogar möglich, diese Überwachungseinrichtung dazu zu benutzen, um das Steuergerät jeweils nachzueichen.The security achieved in this way goes much further than with the routine checks with test gas, which because of the effort involved only in larger Time intervals can be carried out, and it is above all more reliable, which in turn benefits the security of the surveillance. Because of this facility can even the response limits of the entire device are significant pull tighter. It is even possible to use this monitoring device to to recalibrate the control unit.
Anhand der nachfolgenden Beispiele soll die Erfindung wie folgt beschrieben werden.The invention is to be described as follows on the basis of the following examples will.
Beispiel 1 Bei der ersten Inbetriebnahme eines Gasdetektors wird über das Steuergerät eines normalerweise mit einer Heizspannung von 1,2 V gefahrenen Sensors die Heizspannung U auf 1,414 V angehoben und während 3 Min. auf diesem Wert belassen, wodurch die Temperatur des Sensors von der Arbeitstemperatur von 260°C auf die Testtemperatur von 300°C angehoben wird. Dann wird die Arbeftstemperatur von 260°C durch Absenkung der Heizspannung auf den normalen Wert wieder eingestellt. Bei diesem Vorgang ergeben die Werte der Messpannung die im Diagramm 1 dargestellte Kurve 11, welche als charakteristische Normalkurve bezeichnet wird. Die schraffierte Fläche 12 stellt dabei das oberhalb der Normallinie N liegende Integral der Normalkurve dar. Die unterhalb der Linie N liegende Fläche kann dabei vernachlässigt werden, weil bei der Arbeitstemperatur die Kurve 11 in dieser Linie verläuft, was auch bedeutet, dass dann, wenn nach der Erhöhung der Temperatur diese wieder auf die Arbeitstemperatur abgesenkt wird, die Kurve 11 wieder in die Normallinie N einbiegt, was etwa bei Punkt 13 der Fall ist.Example 1 When a gas detector is started up for the first time, over the control unit of a normally driven with a heating voltage of 1.2 V. Sensor, the heating voltage U is raised to 1.414 V and at this value for 3 minutes leave, reducing the temperature of the sensor from the working temperature of 260 ° C is raised to the test temperature of 300 ° C. Then the working temperature of 260 ° C by lowering the heating voltage to the normal value. During this process, the values of the measuring voltage result in those shown in diagram 1 Curve 11, which is referred to as the characteristic normal curve. The hatched Surface 12 represents the integral of the normal curve lying above normal line N. The area below the line N can be neglected, because curve 11 runs in this line at the working temperature, which also means that when, after increasing the temperature, it returns to the working temperature is lowered, the curve 11 turns back into the normal line N, which is approximately at Point 13 is the case.
Wird nun dieser Gasdetektor in einer stark bleihaltigen Luft, in der also z.b. Bleitetraäthyl enthalten ist, betrieben, so zeigt sich schon nach 72 h Betriebsdauer, dass die Normalkurve 11 nicht mehr erreicht wird, sondern dann die Kurve 14 erhalten wird. Nach weiteren 72 h wird die Kurve 15 erhalten und nach weiteren 72 h die Kurve 16 und so weiter. Man erhält so eine Kurvenschar. Bei der Feststellutlg der Kurven 14,15,16 etc. wird nun automatisch von einem im Steuergerät angeordneten Mikroprozessor das oberhalb der Normallinie N liegende Integral gebildet und mit dem Integral 12 der Normalkurve 11 verglichen. Ist nun z.B. das Integral der Kurve 15 kleiner als 50% des Integrals der Normalkurve 11, so wird automatisch eine Alarmeinrichtung, z.B. eine Anzeigelampe, eine Sirene oder ein Hupton eingeschaltet, womit man also weiss, dass der Sensor nicht mehr dem geforderten Standard entspricht, sodass er zuwenig schädliches Gas anzeigt und daher ausgewechselt werden muss.If this gas detector is now in a heavily leaded air, in the so e.g. Tetraethyl lead is included, is shown after 72 hours Operating time that the normal curve 11 is no longer reached, but then the Curve 14 is obtained. After a further 72 hours, curve 15 is obtained and after more 72 h the curve 16 and so on. This gives a set of curves. With the Feststellutlg the curves 14,15,16 etc. is now automatically arranged by one in the control unit Microprocessor formed the integral above the normal line N and with compared to the integral 12 of the normal curve 11. Is now e.g. the integral of the curve 15 less than 50% of the integral of the normal curve 11, an alarm device is automatically activated, e.g. an indicator lamp, a siren or a horn switched on, so you know that the sensor no longer meets the required standard, so that it shows too little harmful gas and therefore has to be replaced.
Bei welcher Grenze die Alarmeinrichtung anspricht, kann frei gewählt werden und hängt im wesentlichen davon ab, wie giftig oder schädlich das zu überwachende Gas oder Rauch ist. Das Absinken des Integrals auf 50% der Normalkurve entspricht nämlich einer Gaskonzentration, die doppelt so hoch ist als normal, wenn der Sensor die Warneinrichtung einschaltet.The limit at which the alarm device responds can be freely selected and depends essentially on how toxic or harmful the thing to be monitored is Is gas or smoke. The drop in the integral to 50% corresponds to the normal curve namely a gas concentration that is twice as high as normal when the sensor the warning device switches on.
Beispiel 2 Im Diagramm 2 ist ein Verfahren dargestellt, bei dem die Heizspannung abgesenkt wird, d.h. bei dem die Testtemperatur für die Überprüfung des Sensors abgesenkt wird. Bei der ersten Inbetriebnahme wird die Kurve 17 erhalten, wenn bei X2 die Arbeitstemperatur um 20% abgesenkt und erniedrigt wird, nach 9o sec. wieder auf den Normalwert gebracht,d.h. auf Arbeitstemperatur gebracht wird und weiter bei dieser Temperatur gefahren wird. Es ergibt sich eine etwa sinusförmige Kurve 17, welche nach ca 270 sec. nach der Erniedrigung der Temparatur bei X2 wieder in die Normallinie N einläuft, in der sie normalerweise bei Arbeitstemperatur und schadstoffreiem Gas weiterläuft.Example 2 Diagram 2 shows a process in which the Heating voltage is lowered, i.e. at which the test temperature is used for checking of the sensor is lowered. During the first start-up, curve 17 is obtained, if at X2 the working temperature is lowered and lowered by 20%, after 9o sec. brought back to normal, i.e. is brought to working temperature and continue driving at this temperature. The result is an approximately sinusoidal shape Curve 17, which again after approx. 270 seconds after the lowering of the temperature at X2 enters the normal line N, in which it is normally at working temperature and pollutant-free gas continues to run.
Wird nun jeweils um MitternachtQdie Arbeitstemperatur durch Erniedrigung des Heizstroms oder der Heizspannung um 20% abgesenkt auf die Testtemperatur und nach 90 sec. wieder der für die normale Arbeitstemperatur notwendige Heizstrom oder Heizspannung eingeschaltet, so erhält man eine Kurvenschar 18, 19 und so weiter.The working temperature now increases at midnight by lowering it the heating current or the heating voltage reduced by 20% to the test temperature and after 90 seconds again the heating current required for normal working temperature or When the heating voltage is switched on, a family of curves 18, 19 and so on is obtained.
Mittels an sich bekannter Schaltungen wird nun das Integral jeder Kurve 18, 19 und so weiter mit dem durch die schraffierte Fläche dargestellten Integral der Normalkurve 17 verglichen. Ergibt sich nun bei dem Vergleich, dass das Integral der Testkurve kleiner ist als ein vorher festgelegter Wert also z,B. kleiner ist als 75% des Integrals der Normall;Lirv?l ~ wird eine Alarmeinrichtung oder Anzeigeeinrichtung ausgelöst, womit angezeigt wird, dass der überprüfte Sensor nicht mehr den Anforderungen entspricht und ausgetauscht werden muss. Die Grenze, wann dieser Austausch erfolgen muss, kann ganz individuell festgelegt werden. Soll der Detektor in einem relativ sehr giftigen Gas eingesetzt werden, so muss die Grenze mehr in der Nähe der normalkurve liegen, wohingegen bei einem anderen Gas oder auch bei Rauch der Abstand zwischen dem Integral der Teskurve und dem Integral der Normalkurve grösser sein kann, bis die Alarmeinrichtung anspricht.By means of circuits known per se, the integral now becomes each Curve 18, 19 and so on with the integral represented by the hatched area compared to normal curve 17. The comparison now shows that the integral the test curve is smaller than a predetermined value, e.g. is smaller than 75% of the integral of the normal; Lirv? l ~ becomes an alarm device or display device triggered, which indicates that the checked sensor no longer meets the requirements is equivalent to and needs to be replaced. The limit when this Exchange must take place can be determined individually. Should the detector are used in a relatively very toxic gas, the limit must be more in are close to the normal curve, whereas with another gas or with Rauch is the distance between the integral of the Tes curve and the integral of the normal curve can be larger until the alarm device responds.
Grundsätzlich kann für den Vergleich der Normalkurve mit der jeweiligen Testkurve jedes bekannte Verfahren verwendet werden. Es dürfte lediglich zweckmässig sein, den apparativen Aufwand möglichst klein zu halten, um das Steuergerät möglichst klein halten zu können. Falls gewünscht, kann auch eine Aufzeichnungseinrichtung mit dem Steuergerät gekoppelt werden, von dem jede Überprüfung eines Sensors aufgezeichnet wird, sodass auch nach längerer Zeit noch einwandfrei festgestellt werden kann, zu welchem Zeitpunkt ein Sensor unbrauchbar im Sinne des Standards für das jeweilige Schadgas geworden war.Basically, you can compare the normal curve with the respective Test curve any known method can be used. It should only be useful be to keep the equipment effort as small as possible to the control unit as possible to be able to keep it small. If desired, a recording device can also be used be coupled to the control unit, from which each check of a sensor is recorded so that even after a long period of time it can still be determined at what point in time a sensor is unusable in terms of the standard for the respective Had become noxious gas.
Wicbtig ist auch noch in diesem Zusammenhang, dass das erfindungsgemässe Verfahren vom Steuergerät aus durchgeführt werden kann, das beutet, dass bei mehreren Sensoren an einem einzigen Steuergerät auch die Überprüfung aller Sensoren mit einem einzigen Gerät durchgeführt werden kann,ohne dassvzusätzliche und aufwendige Vorrichtungen eingesetzt werden müssen.It is also important in this context that the inventive Procedure can be carried out from the control unit, which means that in the case of several Sensors on a single control unit also check all sensors with one single device can be carried out without additional and expensive devices must be used.
Für den Fall, dass während der Überprüfung des Sensors schädliches Gas oder Rauch auftritt, wird mit an sich bekannten Mitteln der Mikroprozessor bzw. die analoge Vergleichsschaltung so vorprogrammiert, dass der Überprüfungsvorgang sofort abgebrochen und nach einer beliebigen Zeit wiederholt wird. Dabei muss unmittelbar nach dem Abbruch der Sollwert der Alarmschwelle korrigiert werden.In the event that harmful during the verification of the sensor Gas or smoke occurs, the microprocessor resp. the analog comparison circuit is preprogrammed so that the verification process canceled immediately and repeated after any time. It must be immediate after the cancellation, the setpoint of the alarm threshold must be corrected.
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| DE19782835008 DE2835008A1 (en) | 1978-08-10 | 1978-08-10 | Checking calibration of semi-conductor smoke detectors - by altering operating temp. and noting variation in resistance pattern |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2835008A1 true DE2835008A1 (en) | 1980-02-21 |
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ID=6046665
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| DE19782835008 Withdrawn DE2835008A1 (en) | 1978-08-10 | 1978-08-10 | Checking calibration of semi-conductor smoke detectors - by altering operating temp. and noting variation in resistance pattern |
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|---|---|
| DE (1) | DE2835008A1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2320220A1 (en) * | 2009-11-09 | 2011-05-11 | Delphi Technologies, Inc. | Method and system for heater signature detection diagnostics of a particulate matter sensor |
| US8230716B2 (en) | 2009-11-09 | 2012-07-31 | Delphi Technologies, Inc. | Method and system for diagnostics of a particulate matter sensor |
| US8249827B2 (en) | 2009-11-09 | 2012-08-21 | Delphi Technologies, Inc. | Method and system for heater signature detection diagnostics of a particulate matter sensor |
-
1978
- 1978-08-10 DE DE19782835008 patent/DE2835008A1/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2320220A1 (en) * | 2009-11-09 | 2011-05-11 | Delphi Technologies, Inc. | Method and system for heater signature detection diagnostics of a particulate matter sensor |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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