DE3132297A1 - Schaltungsanordnung fuer ein geraet zur messung und anzeige der konzentration von in luft enthaltenen brennbaren gasen und daempfen - Google Patents
Schaltungsanordnung fuer ein geraet zur messung und anzeige der konzentration von in luft enthaltenen brennbaren gasen und daempfenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für ein GerSt zur
Messung und Anzeige der Konzentration yon in Luft enthaltenen brennbaren Gasen und Dämpfen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei nach dem WSrmetonungsprinzip arbeitend®· Messung des Anteils
brennbarer Bestandteile in einer Gasprobe, reicht bei höheren Gaskonzentrationen der für die Verbrennung erforderliche Sauerstoff
nicht aus. Es kann daher zu einem doppeldeutigen Meßergebnis kommen, denn die Anzeige kann sowohl auf eine niedrige als auch auf
eine hohe Konzentration hinweisen.
Dies wird aus folgendem Beispiel deutlich; Wenn man bei einem GerSt geroSß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 z. B. für die Messung von Methan den Verlauf das vom MeBsensor ausgehenden und zur Anzeige kammendsn Signals feststellen möchte, dann iiiird die Konzentration von Methan in der zu messenden Probe variiert und in einem Koordinatensystem die Signale über die Konzentration aufgetragen, so daß man eine Kurve erhält, ujle sie die Fig. 1 zeigt. Die Kurve zeigt deutlich den nichtlinearen Verlauf des Signals U in Abhängigkeit von der Methankonzentration, und zwar ist das Signal U ab oberhalb von 3 Vol% CH, mit zunehmender CH,-Konzentration nicht mehr dem Volumengehalt proportional. Beim Einsatz digitaler Anzeigegeräte müßte dieses Verhalten zur Erzielung der notwendigen Anzeigegenauigkeit z. B. mittels aufwendiger Msßverstürker mit entgegengesetztem Verstärkungsverhalten kompensiert werden.
Dies wird aus folgendem Beispiel deutlich; Wenn man bei einem GerSt geroSß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 z. B. für die Messung von Methan den Verlauf das vom MeBsensor ausgehenden und zur Anzeige kammendsn Signals feststellen möchte, dann iiiird die Konzentration von Methan in der zu messenden Probe variiert und in einem Koordinatensystem die Signale über die Konzentration aufgetragen, so daß man eine Kurve erhält, ujle sie die Fig. 1 zeigt. Die Kurve zeigt deutlich den nichtlinearen Verlauf des Signals U in Abhängigkeit von der Methankonzentration, und zwar ist das Signal U ab oberhalb von 3 Vol% CH, mit zunehmender CH,-Konzentration nicht mehr dem Volumengehalt proportional. Beim Einsatz digitaler Anzeigegeräte müßte dieses Verhalten zur Erzielung der notwendigen Anzeigegenauigkeit z. B. mittels aufwendiger Msßverstürker mit entgegengesetztem Verstärkungsverhalten kompensiert werden.
Ausgehend davon, daß für die sichsrheitstechnischen Beurteilungen
zum Beispiel im Untertsge-Bergbaubetrleb sin Meßbereich von 0 bis
3 Vol% CH, ausreichend ist, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
eine Schaltungsanordnung für ein Gerät zur Messung und Anzeige der Konzentration von in Luft enthaltenden brennbahn Gasen zu
schaffen, bei der der Meßbereich auf den linearen Teil der Meßsensor-Charakteristik
eingeengt und digital zur Anzeige gebracht uiird.
Diese Aufgabe usird erfindungagemiß entsprechend der im Anspruch 1
gagebenen Lehre gelöst„
-it-
mit der Erfindung erzielten l/orteile bestehen insbesondere
darin, daß mit einfachem schaltungstechnischem Aufwand eine Meßbereichselngrenzung ermöglicht wird.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den
Ansprüchen 2 bis k angegeben.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und uJird im folgenden beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 2 ein Prinzipschaltbild einer MeBanordnung mit erfindungsgemSBer MeBbereichseingrenzung, und
Fig. 3 einen Kurvenverlauf des MeBbrQckenstromes in Abhängigkeit
von der Konzentration.
In einer Meßbrücke 1 sind ein katalytisch aktiver Meßsensor 2 als
Heßuiderstand, ein katalytisch inaktiver Sensor 3 als VergleichsüJiderstand sowie Widerstände k und 5 angeordnet. Im Oiagonaizuieig
der Meßbrücke 1 liegt ein Einstelluiidsrstand 6 zum Abgleich der
MeSaignalspannung U und ein Potentiometer 7 zum Nullabgleich der
Meßbrücke 1 sowie ein Spannungsmeßgerät 8 als Anzeigegerät zur Anzeige der MeBsignalspannung U mit digitaler Anzeige. Zur Energieversorgung der Meßanordnung ist eine Primär- oder Sekundärbatterie
9 vorgesehen, der ein Snannungsstabilisator 10 nachgeschaltet ist.
7-Segmentanzeigeeinheit (LED ader LCD) ausgebildet, und zuiar mit
einem Meßbereich bis z. B, 99.9 ml/.
wird mit dem Einstelluiiderstand 6 eine Signalspannung von 10 m\J/\lal%
auf zwei Stellen hinter dem Dezimalpunkt genau innerhalb des linearen
genau angezeigt werden.
Zur MeBbereichselngrenzung der Meßanordnung auf den linearen Teil
der katalytisch aktiven Meßssnsor-Charaktsristik,, uiird das Kaltleiterverhalten
van Oaseensoren mit herangezogen und entsprechend
ausgenutzt. Das bedeutet:
Falls am katalytisch aktiven MeBsensor 2 z. Bo eine CH,-Konzentration
gelangt, erhöht sich durch die Verbrennungswärme der Widerstand
des Sensors, !«jodureh bei konstant gehaltener Brückenspannung U0 der
BröcksnBtram JH„ sinkt» Die kanzentrstionaabhSngige Brückenstrom~
Inds^ung wird an sinem Widerstand 11 als Spannungsabfall U1 gsaissBen
und tait einer Referenzspannung U f verglichen. Die Referenzspannung
LJ f stellt einen liiert oberhalb der konzentrationsabhSngigsn Brücken»
apannung dar, der an einem Spannungsteiler 12 eingestellt und auf
öien Komparator."13 aufgegeben wird« Ist der konzentrationsabhSngige
Spannungsabfall U'> der Referenzspannung U _, erfolgt keine MeB-iiSBrtb'eeinflussung"
der Signalspannung U durch den Komparator 13= Ist jedoah LJ' = U f, dann schaltet der Komparator 13 über eine Diode 1/»
eine positive Spannung auf die Spannung U auf, deren Höhe derart bemessen
ist, daß der Meßbereich des digitalen Anzeigegerätes θ Überschritten
und die Anzeige ausgeblendet uiird. Mit anderen Worten: zusätzlich zum konzentrationsabhMngigen Meßsignal U uiird oberhalb
eines vorgegebenen und im Komparator 13 eingestellten Schaltpunktes vom Komparator ein weiteres Signal geliefert und dem Meßsignal U
derart überlagert, daß der Meßbereich des digitalen Anzeigegerätes
sicher überschritten und die Anzeige ausgeblendet wird.
Die Meßbereichsüberschreitung des Anzeigegerätes 8 kann entweder
durch Blinken der Anzeigeelemente bei gleichzeitigem Aufleuchten dee
Plus·· oder Minuszeichens oder durch Verlöschen der Anzeigeelemente
bei gleichzeitigem Aufleuchten aller Dezimalpunkte und des Pluszeichens
oder durch ähnliche markante Veränderungen des Anzeigeverlaufs
signalisiert werden.
DiE Eingrenzung des Meßbereichs auf den linearen Bereich von beispielsweise 0-3 \lal% CH, erfolgt derart, daß die einzustellende
Referenzspannung U _ einen liJert aufweist, der dem durch eine CH,-Konzentration van 3 \lal% hervorgerufenen BrQckenstromänderung entspricht, die am Widerstand 11 als Spannung U1 ansteht (vgl. Fig. 3).
Claims (3)
1. Schaltungsanordnung für ein Berit zur Messung und Anzeige der
S^ianzsntration von in Luft enthaltenen brennbaren Gaeen und
Dämpfen, beruhend auf der Messung der bei der Verbrennung
auftretenden üJärmetönung mittels einer Meßbrücke, in deren
Zweigen Gassensoren in Form eines Meß- und eines Vergleichssensors angeordnet sind, wobei ein Kamparator bei einer bestimmten
Meßbrückenspannung ein zusätzliches Signal auf ein Anzeigegerät gibt, dadurch gekennzeichnet , daß
a) der Kamparator (13) parallel zur Meßbrücke (1) und parallel
über eine Diode (1**) zum Anzeigegerät (B) geschaltet ist,
uiabei die Diode (1Ό auch ein Thyristor sein kann,
b) der Komparator (13) über einen Spannungsteiler (12) auf einen Schaltpunkt oberhalb eines bestimmten konzentrationsabhMngigen
Spannungsabfall (U') der Meßbrücke (1) eingestellt wird und bei Erreichen oder Unterschreiten dieses
Spannungsabfalls (U1) in der Meßbrücke (1) ein weiteres
Meßsignal abgibt und derart das konzentrationsabhängige MeQslgnal überlagert, daß der Meßbereich des Anzeigegerätes
(B) sicher überschritten und die Anzeige ausgeschaltet bzw. ausgeblendet wird.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Anzeigegerät (Θ) eine digitale
Anzeige aufweist.
3. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet , daß die konzentrationsabhSngige
BrückenstromSnderung an einen in Reihe zur Meßbrücke (1) geschalteten Widerstand (11) als Spannungsabfall (U1) gemessen
und mit der am Spannungsteiler (12) eingestellten und dem Komparator (13) aufgegebenen Referenzspannung (U f) verglichen wird.
Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet , daß die am Spannungsteiler (12) einzustellende Referenzspannung (U-) einen Wert aufweist,
der dem durch z. B. eine CH,-Konzentration von 3 Ual% hervorgerufenen BrückenstromSnderung entspricht.
Priority Applications (4)
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DE3132297A DE3132297C2 (de) | 1981-08-12 | 1981-08-12 | Schaltungsanordnung für ein Gerät zur Messung und Anzeige der Konzentration von in Luft enthaltenen brennbaren Gasen und Dämpfen |
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GB (1) | GB2105045B (de) |
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