DE3644821A1 - Anordnung und verfahren fuer den einbau und den austausch von sensoren in geraeten aller art - Google Patents

Description

Es ist bekannt, daß Sensoren, die in verschiedenen Meß- und Warngeräten eingesetzt werden, einer Verän­ derung, einem Verbrauch unterliegen. Das bedeutet wie­ derum, daß die Sensoren nach einer bestimmten Zeit kalibriert oder nach dem Verbrauch ausgetauscht wer­ den müssen. Dieser Austausch bringt auch die Notwen­ digkeit einer neuen Kalibrierung/Justierung des ganzen Meßgerätes mit sich.

Das Verfahren ist sehr kostenintensiv und die Kosten sind durchaus vergleichbar mit den Beschaffungskosten eines neuen Gerätes. Diese Problematik ist bei chemi­ schen Meßgeräten sehr stark ausgeprägt, wo sehr oft die chemischen Sensoren einem Verbrauch unterliegen.

Unsere Erfindung hat sich das Ziel gesetzt, daß so eine Meß- (und/oder Warnanordnung) konstruiert wird, wo der Austausch der Sensoren vom Betreiber vorgenom­ men werden kann ohne zusätzliche Kalibrierung, und ohne daß vorhergehende Prüfungen (Ex- oder Eichprü­ fungen) ihre Gültigkeit verlieren.

Bei einem Teil der heutigen chemischen Meßgeräte, insbesondere bei PH- und Ionenkonzentrationsmeßgeräten ist die Problematik dadurch gelöst, daß sich der Sen­ sor nicht in sondern außerhalb des Meßgerätes befin­ det und selber eine Einheit bildet und mit Hilfe eines Steckers verbunden ist. So ist der Austausch des Sensors leicht vorzunehmen.

Bei anderen Arten von Meßgeräten, insbesondere bei Gasmeßgeräten, bei denen die Gassensoren in dem Gerät integriert sind, ist ein solcher Austausch nur vom Hersteller möglich. Der Hersteller lötet den Sensor auf die Meßplatine und sorgt für eine gute Belüftung des Sensors und eine gute Dichtung, damit nur der Sensor mit der Außenwelt in Verbindung ist; somit kommen andere Teile von der Meßelektronik nicht mit dem zu messenden Medium (Gas) in Verbindung.

Bei diesen Gasmeßgeräten kommt das zu messende Gas durch Diffusion oder mit Hilfe einer eingebauten Pumpe durch Konvektion. Nach unserer Lösung ist es bei solchen Meß- oder Warngeräten notwendig, daß die zwei Funktionen von dem Meßgerät getrennt werden. Zum einen die Elektronik und zum anderen die Sensorauffang- und -halterungseinheit.

Bei einer Version ist es so, daß der Sensor sich in einer zylinder- oder viereckförmigen Halterung befin­ det und der Sensor selber die notwendigen Gummi- oder Teflondichtungen aufweist. Durch Einschiebung des Sensors in diese Kammer wird die Gaseinlaßöffnung Sensors in diese Kammer wird die Gaseinlaßöffnung automatisch gedichtet, der Sensor wird befestigt, zur Außenwand gedrückt und die elektrischen Kontakte werden durch eine Steckverbindung hergestellt. Wenn die Sensoren vorher justiert und geeicht wurden, ist eine weitere Justierung oder Eichung des Meßgerätes nicht mehr notwendig.

Bei einer anderen Lösung ist die Sensorhalteeinheit, vorzugsweise der vordere oder hintere Teil des Meßgerätes, die mit der eigentlichen Elektronik und Anzeigeeinheit nur mit elektrischen Kontakten und/oder bei Konvektionsbetrieb noch mit einem Gasschlauchkon­ takt verbunden.

Der Austausch geht so vor, daß der ganze vordere Teil des Meßgerätes mit den Sensoren ausgetauscht wird und mit einer neuen kalibrierten und justierten Sensoreinheit ausgewechselt wird. Es muß nicht unbedingt das ganze vordere (hintere) Teil des Meßgerätes ausgetauscht werden, es ist durchaus vorstellbar, daß die Sensoren samt Begasungskammern an der Wand des Meßgerätes befestigt sind. Die Wand ist mit entsprechenden Dichtungen versehen. Ein Teil des Meßgerätgehäuses wird ausgetauscht, mit den darauf befestigten Sensoren, so daß durch Einschieben der Gehäusestücke automatisch die Gasdichtigkeit des Gerätes gewährleistet ist. Bei Verwendung mehrerer Sensoren, die normalerweise zu einem Begasungskanal angeschlossen sind, ist es vorteilhaft, die ganze Einheit auszutauschen. Bei diesem Austausch ist nur die Dichtigkeit an dem Ein- und Ausgang des Bega­ sungskanals zu gewährleisten die durch entsprechende Schlauchanschlüsse ohne Fachwissen leicht herzustel­ len sind, beim Austausch neuer Sensoren, wenn die vorherige Eichung des Meßgerätes erhalten bleibt. Aus diesen Gründen ist es wichtig, den Sensor geeicht (normiert) zur Verfügung zu stellen. Diese Eichung oder Normierung des Meßgerätes kann so geschehen, daß die Empfindlichkeit des Sensors eingestellt wird oder daß mit dem Sensor integrierte kleine elektronische Schaltungen wie Verstärker, Potentiostat, so einge­ stellt werden, daß das Anfangssignal gleich ein geeichtes oder normiertes Signal liefert.

Claims (14)

1. Anspruch 1 und Verfahren für den Austausch von Sensoren in Geräten aller Art, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor oder die Sensoren einzeln oder gemeinsam als Einheit in dem Gerät leicht austauschbar sind.

2. Anspruch 2 nach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelnen Sensoren aus dem Fühlerelement und einem mit Dichtungen und/oder elektrischem Kontakt und/oder Ausgangssignal- Normierungseinheit versehenem Gehäuse bestehen.

3. Anspruch 3 nach 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren einzeln austauschbar sind, wobei beim Einschieben des einzelnen Sensors nicht nur die mechanische Halterung, sondern eine automatische Dichtung der Meßkammer oder des Meßkanals und/oder elektrische Kontaktierung des Sensors verwirklicht wird.

4. Anspruch 4 nach 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß alle notwendigen Sensoren so miteinander verbunden sind, daß eine gemeinsame Meßkammer oder Meßkanal entsteht, in das das Medium frei und/oder teilweise gehindert einströmen kann, so daß bei dem Austausch des Sensors nur auf die Dichtigkeit und auf den Anschluß zum Meßmedium dieses gemeinsamen Meßkanals geachtet werden muß.

5. Anspruch 5 nach 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Transport des Mediums durch Diffusion oder Permeation vonstatten geht.

6. Anspruch 6 nach 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Transport des Mediums zwangskontrolliert vorgenommen wird (Konvection, Pumpe, von außen einströmende Medien usw.) und beim Austausch nur die Einlaß- und Auslaßöffnungen angeschlossen und verbunden werden müssen.

7. Anspruch 7 nach 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung aus einer Halterung besteht, in der Meßgehäuse und Dichtung integriert sind, wobei beim Einschieben des Sensors oder der Sensoren eine Dichtung des Meßkanals und die Zuführung des Mediums zu den einzelnen Sensoren automatisch hergestellt wird.

8. Anspruch 8 nach 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß den Sensoren oder den Sensoreinheiten Aufbau-Kammern zugeordnet sind, in die je nach Bedarf Diffusionsbarrieren, Filter oder freiströmende Bereiche integriert sind, die eventuell mit eigenen und/oder gemeinsamen Ventilatoren versehen sind, wobei diese Kammern die Dichtung gegenüber dem Außenmedium darstellen.

9. Anspruch 9 nach 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor oder die Sensoreinheit einen Teil der Geräte-Wandung darstellt, so daß die gesamte Einheit mitsamt der entsprechenden Dichtung von außen erreichbar und austauschbar ist.

10. Anspruch 10 nach 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einschieben der Einheit außer einem mechanischen auch ein elektrischer Kontakt zustande kommt.

11. Anspruch 11 nach 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Sensor oder der Sensoreinheit beim Einbau gleichzeitig mit dem elektrischen Kontakt sowohl Meßgehäuse als auch Dichtung gebildet werden.

12. Anspruch 12 nach 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor oder die Sensoreinheit mit einer passiven oder aktiven elektronischen Schaltung versehen ist, wodurch das Ausgangs-Grundsignal des Sensors oder der Sensoreinheit durch Kalibrierung vor dem Einbau auf einen Einheitswert eingestellt (normiert) wird. Dadurch können die Sensoren ausgetauscht werden, ohne daß die gesamte Elektronik des Gerätes neu kalibriert werden muß.

13. Anspruch 13 nach 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß im Gerät und/oder in der Meßkammer und/oder dem Sensor eine vorgeschaltete Kammer integriert ist, die den Gaseinlaß mechanisch so steuert, daß beim Einsetzen eines neuen Sensors das vorherige Ausgangs-Grundsignal eingestellt werden kann.

14. Anspruch 14 nach 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung und das Sensorgehäuse, die einen Teil der Außenwand des Gerätes bilden kann, so ausgebildet ist, daß beim Austausch (beim Einschieben des neuen Sensors oder der Sensoren) der vorher vorhandene explosionsgeschützte Aufbau erhalten bleibt.