DE3435079A1

DE3435079A1 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR THE POWER SUPPLY OF A DEVICE FOR MONITORING THE CARBON MONOXIDE CONTENT

Info

Publication number: DE3435079A1
Application number: DE19843435079
Authority: DE
Inventors: Horst Dr.-Ing. Dipl.-Ing. 8600 Bamberg Weiler
Original assignee: Seba Dynatronic Mess und Ortungstechnik GmbH
Current assignee: Seba Dynatronic Mess und Ortungstechnik GmbH
Priority date: 1984-09-25
Filing date: 1984-09-25
Publication date: 1986-04-03
Also published as: GB2165053A; FR2573260A1; GB8523623D0

Description

Schaltungsanordnung zur Stromversorgung eines Geräts zur überwachung des KohlenmonoxidgehaltsCircuit arrangement for the power supply of a device for monitoring the carbon monoxide content

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Stromversorgung eines Geräts zur kontinuierlichen überwachung des Kohlenmonoxidgehalts im Wetterstrom unter Tage mit Hilfe eines elektro-chemischen Sensors, der einen dem CO-Gehalt des Wetterstroms proportionalen Ausgangsstrom erzeugt, wobei die Schaltungsanordnung ein Potentiostat, einen Meßverstärker zur Aktivierung des Sensors und einen einstellbaren Verstärker zur Aufzeichnung dej Sensorspannung sowie eine Stromversorgung enthält.The invention relates to a circuit arrangement for power supply a device for the continuous monitoring of the carbon monoxide content in the weather stream underground With the help of an electro-chemical sensor, which generates an output current proportional to the CO content of the weather stream generated, the circuit arrangement a potentiostat, a measuring amplifier for activating the sensor and an adjustable amplifier for recording the sensor voltage as well as a power supply.

Eine derartige Schaltungsanordnung ist bekannt. An ihr ist nachteilig, daß eine fühlbare Aktivierungsphase von etwa 14 Stunden zur Aktivierung des Sensors notwendig ist. Dies ist natürlich nachteilig, weil es wünschenswert ist, daß der Sensor praktisch sofort nach seiner Einschaltung meßbereit ist.Such a circuit arrangement is known. What is disadvantageous about it is that a palpable activation phase of about 14 hours is necessary to activate the sensor. This is of course disadvantageous because it is desirable that the sensor is ready to measure practically immediately after being switched on.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei deren Verwendung der Sensor praktisch sofort betriebsbereit ist.The invention is therefore based on the object of a circuit arrangement To propose the type mentioned at the outset, when using the sensor, the sensor is ready for operation practically immediately is.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die eigensicher ausgeführte Stromversorgung ihre Ausgangsspannung an einen Konstant-Spannungsregler mit nachgeschaltetem Operationsverstärker sowie an eine Anzeige für die Betriebsspannung weiterleitet, die angibt, ob eine ausreichende Betriebsspannung bzw. eine Unterspannung vorliegt.To solve this problem, the invention is characterized in that that the intrinsically safe power supply sends its output voltage to a constant voltage regulator with a downstream operational amplifier and to a display for the operating voltage that indicates whether there is sufficient operating voltage or undervoltage.

Es entfällt somit die zeit- und personalaufwendige,The time-consuming and personnel-intensive,

mehrstündige Aktivierungsphase. Vielmehr ist der Sensor praktisch sofort nach Einschaltung der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung betriebsbereit, weil der Sensor ständig mit einer konstanten Spannung versorgt wird. Der Sensor ist somit sofort einsatzfähig, ohne Berücksichtigung der bisher notwendigen Aktivierungsphase. Der Sensorstrom wird außerdem verstärkt und der Ausgangsstrom des Sensors kann dann mit Hilfe einer Registriereinrichtung aufgezeichnet werden. Das Gerät ist für Batterie(Akkumulator)- und Netzbetrieb ausgelegt und kann zur ständigen Aktivierung elektro-chemischer CO-Sensoren über und unter Tage eingesetzt werden. Die Möglichkeit der Meßwertregistrxerung erlaubt zudem eine wirksame Funktionskontrolle bei der Lagerung der Sensoren über Tage. Mit anderen Worten ist die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung zur überwachung des CO-Gehalts unter Tage ausgerüstet, während aber die Aktivierung unter Tage oder auch über Tage erfolgen kann.Activation phase lasting several hours. Rather, it is the sensor ready for operation practically immediately after switching on the circuit arrangement according to the invention, because the sensor is constantly is supplied with a constant voltage. The sensor can therefore be used immediately, regardless of the previous necessary activation phase. The sensor current is also amplified and the output current of the sensor can then recorded with the aid of a registration device. The device is for battery (accumulator) - and mains operation designed and can for constant activation of electro-chemical CO sensors above and below ground can be used. The possibility of registering measured values is permitted In addition, an effective function control when storing the sensors above days. In other words, the inventive Circuitry equipped for monitoring the CO content underground, but while the activation is below Days or days can be done.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, aus dem sich weitere wichtige Merkmale der Erfindung ergeben.The invention is explained in more detail below with the aid of an exemplary embodiment from which further important ones emerge Features of the invention reveal.

Die Figur zeigt ein Blockschaltbild einer erfindungsgemässen Schaltungsanordnung.The figure shows a block diagram of an inventive Circuit arrangement.

Das Blockschaltbild zeigt die elektrischen und elektronischen Komponenten einer erfindungsgemässen Schaltungsanordnung mit den jeweils zugehörigen Beschriftungen, aus denen der Fachmann die Schaltungsanordnung erstellen kann. Auf eine ins Einzelne gehende Beschreibung dieser Schaltungsanordnung wird daher verzichtet.The block diagram shows the electrical and electronic components of a circuit arrangement according to the invention with the respective associated labels, from which a person skilled in the art can create the circuit arrangement. A detailed description of this circuit arrangement is therefore dispensed with.

Die Figur zeigt auch, daß die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung in mehrere Blocks unterteilt ist, nämlich in die Blocks 1,2,3,4 und 5. Anhand dieser Unterteilungen in die Blocks soll im folgenden das Neuartige der Erfindung erläutert werden.The figure also shows that the circuit arrangement according to the invention is divided into several blocks, namely into blocks 1, 2, 3, 4 and 5. Based on these subdivisions into The block is intended to explain the novelty of the invention in the following.

Block 1 ist im wesentlichen herkömmlich. Die Teilschaltung von Block 1 enthält ein Potentiostat und einen Meßverstärker zur Aktivierung eines Sensors, wie eingangs erläutert. Außerdem enthält der Block 1 einen einstellbaren Verstärker, um die Sensorspannung, ggf. über ein Registriergerät, aufzeichnen zu können.Block 1 is essentially conventional. The partial circuit of block 1 contains a potentiostat and a measuring amplifier for activating a sensor, as explained at the beginning. In addition, the block 1 contains an adjustable amplifier to the sensor voltage, if necessary via a recording device, to be able to record.

Um den Block 1 der Schaltung mit Spannung zu versorgen, sind diesem die weiteren Blocks 2 bis 5 erfindungsgemäß vorgeschaltet. Der Block 2 enthält einen Konstant-Spannungsregler mit einem nachgeschalteten Operationsverstärker zur Spannungs-Symmetrierung auf +/- 5 Volt.In order to supply the block 1 of the circuit with voltage, the further blocks 2 to 5 are according to the invention upstream. The block 2 contains a constant voltage regulator with a downstream operational amplifier for voltage balancing to +/- 5 volts.

Die beiden weiteren Blöcke 3, 4 dienen der Anzeige der Betriebsspannung. Block 3 signalisiert, daß die Betriebsspannung ausreicht, während in Block 4 ein Komparator für eine optische Anzeige bei Unterspannung sorgt.The two other blocks 3, 4 are used to display the operating voltage. Block 3 signals that the operating voltage is sufficient, while in block 4 a comparator provides an optical display in the event of undervoltage.

Die gesamte Schaltung wird von einem Stromkreis Block 5 mit Spannung versorgt, der durch besondere Maßnahmen eigensicher ausgeführt ist. Die Eigensicherheit wird durch die Strombegrenzung mit den Widerständen Rl, R 2 und die Sicherung Sl erreicht. Diese Bauteile sind zusammen mit Akkumulatorzellen in einem Deckel des Gehäuses zur Aufnahme der Schaltungsanordnung vergossen.The entire circuit is supplied with voltage from a circuit block 5, which is made intrinsically safe by special measures. Intrinsic safety is ensured by the Current limitation with the resistors Rl, R 2 and the fuse Sl reached. These components are together with the accumulator cells in a cover of the housing for receiving potted the circuit arrangement.

Die zu aktivierende Meßzelle ist ein bekannter Diffusionsmeßkopf mit einem elektrochemischen Sensor, der mit dem stationären und eigensicheren CO-Analysator "Comytron" der Firma Dräger eingesetzt wird.The measuring cell to be activated is a known diffusion measuring head with an electrochemical sensor that is connected to the stationary and intrinsically safe CO analyzer "Comytron" from Dräger is used.

Die gesamte ortsfeste CO-Meßeinrichtung besteht aus dem CO-Meßgerät "Comytron", dem zugehörigen Diffusionsmeßkopf undThe entire stationary CO measuring device consists of the CO measuring device "Comytron", the associated diffusion measuring head and

einem Stromversorgungsgerät (22o VAC / 12-15 VDC) mit eigensicherem Ausgang. Nach der Montage und dem vollständigen Anschluß der Meßeinrichtung wird die Versorgungsspannung eingeschaltet. Nach ca. 14 Stunden Einlaufzeit kann das Gerät dann kalibriert werden. Diese Einlaufzeit wird nur für den Sensor und nicht für die Elektronik des CO-Meßgerätes benötigt.a power supply unit (22o VAC / 12-15 VDC) with intrinsically safe output. After the installation and the complete connection of the measuring device, the supply voltage is switched on. After a running-in period of approx. 14 hours the device can then be calibrated. This break-in period is only required for the sensor and not for the electronics of the CO measuring device.

Um sofort nach Inbetriebnahme einer neuen Meßeinrichtung brauchbare Meßwerte zu erhalten, muß der Sensor mindestens schon 14 Stunden lang an einem mit Spannung versorgten Meßgerät angeschlossen sein. Dazu müßte schon beim Transport zum Einsatzort der "Comytron" mit einer Akku- oder Batteriespannung versorgt werden. Da die Stromaufnahme dieses Gerätes ca. 38o mA beträgt, ist ein relativ großer Akku notwendig, der auch noch speziell dafür zugelassen sein müßte. Ein solcher Akku wiegt dann ca. 7 kg, das CO-Meßgerät 19 kg. Beide Teile sind dann mit einer Leitung miteinander verbunden und somit unter Tage nicht zu transportieren.In order to receive usable measured values immediately after starting up a new measuring device, the sensor must be at least be connected to a live measuring device for 14 hours. This would have to happen during transport can be supplied with a rechargeable battery or battery voltage to the place of use of the "Comytron". As the current consumption of this device is approx. 38o mA, a relatively large battery is required, which would also have to be specially approved for this. Such a battery then weighs approx. 7 kg, the CO measuring device 19 kg. Both parts are then connected to one another with a line and therefore not transportable underground.

Um den Transport einer einzelnen Meßzelle unter Tage zu ermöglichen,denn nur diese benötigt die lange Einlaufzeit, ist der erfindungsgemäße CO-Sensor-Aktivator entwickelt worden. Dieser CO-Sensor-Aktivator beinhaltet nur solche elektronischen Schaltungsteile, die für eine einwandfreie Aktivierung einer Meßzelle unbedingt notwendig sind. Somit ist es möglich, ein kleines handliches Gerät mit geringer Stromaufnahme und in eigensicherer, schlagwetterfester Ausführung zu erstellen.To enable the transport of a single measuring cell underground, because only this needs the long running-in period, the CO sensor activator according to the invention has been developed. This CO sensor activator contains only those electronic circuit parts that are necessary for the proper activation of a Measuring cell are absolutely necessary. It is thus possible to use a small, handy device with low power consumption and in to create an intrinsically safe, firedamp-proof design.

Die für die Aktivierung notwendigen Schaltungsteile sind das Potentiostat mit IC4, welches an dem Sensor zwischen seiner Arbeits- und Referenzelektrode eine konstante Spannung aufrechterhält, und der Meßverstärker mit IC5, mit welchem der durch den CO-Gehalt der Meßluft proportionale SensorstromThe circuit parts required for activation are the potentiostat with IC4, which is on the sensor between its Working and reference electrode maintain a constant voltage, and the measuring amplifier with IC5, with which the Sensor current proportional to the CO content of the measuring air

hervorgerufene Spannungsabfall an einem Festwiderstand verstärkt wird.caused voltage drop at a fixed resistor is amplified.

Der nachgeschaltete, einstellbare Meßwertverstärker mit IC6 dient lediglich dazu, die Meßzellen über Tage bei Bedarf mit einem Registriergerät auf längere Zeit überwachen zu können. Für einen solchen Langzeittest ist es dann erforderlich, den erfindungsgemäßen CO-Sensor-Aktivator über ein Netzteil zu versorgen, da die Kapazität des internen Akkus nicht ausreichen würde. Dies ist eine zusätzliche Variante des Gerätes und nur für den übertägigen Bereich, z.B. Elektro- oder Reparaturwerkstatt, gedacht, um Meßzellen vor ihrem Einsatz zu prüfen.The downstream, adjustable measuring amplifier with IC6 only serves to connect the measuring cells above days if necessary to be able to monitor with a recording device for a longer period of time. For such a long-term test it is then required the CO sensor activator according to the invention to be supplied via a power supply unit, as the capacity of the internal battery would not be sufficient. this is a additional variant of the device and only for the surface area, e.g. electrical or repair workshop, intended to test measuring cells before they are used.

Durch die beschriebenen Maßnahmen ist eine einwandfreie Aktivierung des der Schaltungsanordnung nachgeschalteten CO-Sensors in eigensicherer Ausführung unter Tage und in schlagwettergefährdeten Bereichen möglich. Die beschriebene Schaltungsanordnung kann für alle ArtenThe measures described ensure proper activation of the circuitry connected downstream Intrinsically safe CO sensors are possible underground and in areas at risk of firedamp. The circuit arrangement described can be used for all types

von elektro-chemischen Sensoren eingesetzt werden. Sie ist für Akku- oder Netzbetrieb ausgelegt.can be used by electro-chemical sensors. she is designed for battery or mains operation.

Claims

DR.-ING. G. RIEBLING DR.-ING. P. RIEBLINGDR.-ING. G. RIEBLING DR.-ING. P. RIEBLING

Dipl.-Ing., Ing. (Grad.) Dipl.-Ing.

Authorized representative at the European Patent Office

Professional Representatives before European Patent Often ice

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My reference .q 648-1

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Your reference Your message from D-8990 Lindau (Bodensee)

Rennerle 10 ■ P.O. Box 3160

June 28, 1984

_Betrett applicant: Company Seba-Dynatronic, measurement and location technology

GmbH, Industriestr. 6, 8601 Baunach

Claims

M. ) Circuit arrangement for the power supply of a device for the continuous monitoring of the carbon monoxide content in the weather stream underground with the help of an electro-chemical sensor that generates an output current proportional to the CO content of the weather stream, the circuit arrangement being a potentiostat, a measuring amplifier for activating the sensor and contains an adjustable amplifier for recording the sensor voltage and a power supply, characterized in that the intrinsically safe power supply (5) forwards its output voltage to a constant voltage regulator with a downstream operational amplifier (2) and to a display (3, 4) for the operating voltage, which indicates whether there is sufficient operating voltage or undervoltage.

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