DE4414736A1 - Controller - Google Patents

Controller

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DE4414736A1
DE4414736A1 DE19944414736 DE4414736A DE4414736A1 DE 4414736 A1 DE4414736 A1 DE 4414736A1 DE 19944414736 DE19944414736 DE 19944414736 DE 4414736 A DE4414736 A DE 4414736A DE 4414736 A1 DE4414736 A1 DE 4414736A1
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DE
Germany
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control device
inverting input
voltage
fet
control signal
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Ceased
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DE19944414736
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German (de)
Inventor
Joerg Huber
Volker Mueller-Marwitz
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Heraeus Electro Nite International NV
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Roth Technik GmbH
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Publication of DE4414736A1 publication Critical patent/DE4414736A1/en
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00—Control of temperature
    • G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
    • G01N27/122—Circuits particularly adapted therefor, e.g. linearising circuits

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Abstract

The controller includes a temperature sensor mounted on the substrate which produces a temperature dependent electrical signal as a control signal (U1) for the controller. The control signal is controlled via an electrical voltage and the controller is in the form of a voltage controlled current source.The controller has an operational amplifier (OP), whose output is connected to the input of a transistor. The operational amplifier's inverting input (-) is connected to a connection point, its non-inverting input (+) is connected to the control signal and its output to the gate of a FET. The inverting input is also connected to the FET's drain.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.The invention relates to a control device according to the Preamble of the main claim.

Bei solchermaßen eigenbeheizten Gassensoren, vorzugsweise Sauerstoffmeßgeräten und NH3-Meßgeräten wird die Heizung auf dem das eigentliche Sensorelement für das Gas aufweisenden Substrat pulsweitenmoduliert, also mit konstanter Spannung, jedoch mit ständig wechselndem Tastverhältnis angelegt.With such self-heated gas sensors, preferably Oxygen meters and NH3 meters will turn the heater on which has the actual sensor element for the gas Substrate pulse width modulated, i.e. with constant voltage, but created with a constantly changing duty cycle.

Es hat sich jedoch herausgestellt, daß diese Art des Betriebs der Steuervorrichtung zur Ansteuerung der Heizung erhebliche Nachteile infolge der Störeinwirkung auf die Ausgangssignale des Sensorelements aufweist, und zwar insbesondere aufgrund der steilen Flanken beim Übergang von H(igh) nach L(ow).However, it has been found that this type of operation the control device for controlling the heating considerable Disadvantages due to interference on the output signals of the sensor element, in particular due to the steep flanks at the transition from H (igh) to L (ow).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Steuervorrichtung so weiterzubilden, daß durch deren Betrieb die Störeinflüsse auf das Ausgangssignal des Sensorelements minimal werden.The invention has for its object a generic Control device so that by their operation the interference on the output signal of the sensor element become minimal.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Steuervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs erfindungsgemäß durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.This object is achieved in a generic control device according to the preamble of the main claim according to the invention  its characteristic features solved.

Durch Ansteuerung der Heizung mit einem eingeprägten Strom anstelle der beim Stande der Technik eingesetzten Pulsweitenmodulierung wird praktisch weder ein störendes elektrisches, noch magnetisches Feld erzeugt, welches sich störend auf das Ausgangssignal des Sensorelements einwirken könnte. Hinzu kommt, daß bei den hohen Betriebstemperaturen die Substrate elektrischleitend werden, so daß zusätzlich ebenso galvanische Störungen auf das Ausgangssignal des Sensorelements sowie den Temperatursensor infolge fehlender Spannungsspitzen nicht einwirken können. Insgesamt ergibt sich also ein Höchstmaß an Störsicherheit bei der gattungsgemäßen Steuervorrichtung.By controlling the heating with an impressed current instead of those used in the prior art Pulse width modulation is practically neither a nuisance electric, still magnetic field, which creates interfere with the output signal of the sensor element could. In addition, at the high operating temperatures the substrates become electrically conductive, so that in addition also galvanic interference on the output signal of the Sensor element and the temperature sensor as a result of missing Voltage peaks can not act. Overall, it results So a maximum degree of interference immunity with the generic Control device.

Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Appropriate refinements and developments of the invention are marked in the subclaims.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, die ein schematisches Schaltdiagramm der spannungsgesteuerten Stromquelle zeigt.A preferred embodiment of the invention hereinafter with reference to the drawing explained, which is a schematic circuit diagram of the voltage controlled current source shows.

Zunächst ist ein Operationsverstärker OP mit einem invertierenden (-) und einem nichtinvertierenden (+) Eingang vorgesehen. An dem nichtinvertierenden Eingang ist ein spannungsgesteuertes Ausgangssignal gegen Masse angelegt. Der Ausgang des Operationsverstärkers OP ist in an das Gate eines Feldeffekttransistors FET angelegt, dessen Drain mit dem invertierenden Eingang (-) des Operationsverstärkers OP verbunden ist. Zwischen der Verbindungsstelle V und Masse ist ein Widerstand RE angelegt, an dem die Spannung UE abfällt.First, there is an operational amplifier with an OP inverting (-) and a non-inverting (+) input intended. There is a at the non-inverting input voltage-controlled output signal applied to ground. Of the Output of the operational amplifier OP is in to the gate of one Field effect transistor FET applied, the drain with the inverting input (-) of the operational amplifier OP connected is. Is between the connection point V and ground a resistor RE is applied, across which the voltage UE drops.

Zwischen der Source des Feldeffekttransistors FET und dem positiven Ausgang (++) der Versorgungsspannung ist die Heizung RL eingeschaltet und fließt der Strom I2 hindurch.Between the source of the field effect transistor FET and the The positive output (++) of the supply voltage is the heater  RL turned on and current I2 flows through.

Die Funktionsweise dieser Stromquelle beruht darauf, daß der Ausgangsstrom I2 über den Spannungsabfall an dem Widerstand RE gemessen wird. Die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers OP stellt sich demgemäß so ein, daß dieser Spannungsabfall UE gleich der vorgegebenen positiven Eingangsspannung U1 wird. Der Strom durch diesen Widerstand RE wird dann - bei vernachlässigbarem Strom durch das Gate des Feldeffekttransistors FET - zu:The operation of this power source is based on the fact that the Output current I2 via the voltage drop across the resistor RE is measured. The output voltage of the operational amplifier OP accordingly adjusts itself so that this voltage drop UE becomes equal to the predetermined positive input voltage U1. The current through this resistor RE is then - at negligible current through the gate of the Field effect transistor FET - to:

I2 = U1/REI2 = U1 / RE

Claims (5)

1. Steuervorrichtung zur Ansteuerung der Heizung (RL) auf dem das eigentliche Sensorelement zur Bestimmung des Anteils von bestimmten Gasen eines Gasgemisches aufweisenden Substrat, auf dem ein Temperatursensor aufgebracht ist, wobei dieser ein der Temperatur proportionales elektrisches Signal als Steuersignal (U1) für die Steuervorrichtung abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal über die elektrische Spannung gesteuert ist und daß die Steuervorrichtung als spannungsgesteuerte Stromquelle ausgebildet ist.1. Control device for controlling the heating (RL) on which the actual sensor element for determining the proportion of certain gases of a gas mixture on which a temperature sensor is applied, said temperature sensor being an electrical signal proportional to the temperature as a control signal (U1) for the control device emits, characterized in that the control signal is controlled by the electrical voltage and that the control device is designed as a voltage-controlled current source. 2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung einen Operationsverstärker (OP) aufweist, dessen Ausgang mit dem Eingang eines Transistors und dessen invertierender Eingang (-) mit dem einen Anschluß verbunden ist und an dessen nicht-invertierendem Eingang (+) das spannungsabhängige Steuersignal (41) anliegt, dessen Ausgang mit dem Gate eines als Feldeffekttransistors (FET) ausgebildeten Transistors und dessen invertierender Eingang (-) mit dem Drain des Feldeffekttransistors (FET) verbunden ist und an dessen nichtinvertierendem Eingang (+) das spannungsabhängige Steuersignal (U1) anliegt. 2. Control device according to claim 1, characterized in that the control device has an operational amplifier (OP), the output of which is connected to the input of a transistor and the inverting input (-) of which is connected to one terminal and of whose non-inverting input (+) the voltage-dependent control signal ( 41 ) is present, the output of which is connected to the gate of a transistor in the form of a field effect transistor (FET) and the inverting input (-) of which is connected to the drain of the field effect transistor (FET) and the voltage-dependent control signal () of which is connected to the non-inverting input (+) U1) is present. 3. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch den Operationsverstärker (OP).3. Control device according to claim 2, characterized through the operational amplifier (OP). 4. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Verbindung (V) zwischen dem invertierenden Eingang (-) des Operationsverstärkers (OP) und dem Drain des Feldeffekttransistors (FET) einerseits und der Masse andererseits ein Widerstand (RE) angeordnet ist.4. Control device according to claim 2, characterized characterized in that between the connection (V) between the inverting input (-) of the operational amplifier (OP) and the drain of the field effect transistor (FET) on the one hand and the Ground, on the other hand, a resistor (RE) is arranged. 5. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizung (RL) zwischen dem positiven (++) oder negativen Ausgang der Versorgungsspannung und der Source des Feldeffekttransistors (FET) eingeschaltet ist.5. Control device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the heating (RL) between the positive (++) or negative output of the supply voltage and the source of the field effect transistor (FET) turned on is.
DE19944414736 1994-04-27 1994-04-27 Controller Ceased DE4414736A1 (en)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3011525C2 (en) * 1979-03-29 1985-03-28 Vaisala Oy, Helsinki Control device for a humidity transmitter
DE3500412C1 (en) * 1985-01-11 1986-08-28 Beutler Maschinenbau- und Vertriebsgesellschaft Inhaber Wolfgang Beutler, 1000 Berlin Device for indicating an undesired gas

Patent Citations (2)

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