WO2007131989A2 - Sensoranordnung zur erfassung von kennwerten der umgebung und verfahren zur generierung entsprechender ausgangssignale - Google Patents

Sensoranordnung zur erfassung von kennwerten der umgebung und verfahren zur generierung entsprechender ausgangssignale Download PDF

Info

Publication number
WO2007131989A2
WO2007131989A2 PCT/EP2007/054642 EP2007054642W WO2007131989A2 WO 2007131989 A2 WO2007131989 A2 WO 2007131989A2 EP 2007054642 W EP2007054642 W EP 2007054642W WO 2007131989 A2 WO2007131989 A2 WO 2007131989A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sensor
signal
temperature
measuring
air
Prior art date
Application number
PCT/EP2007/054642
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2007131989A3 (de
Inventor
Maximilian Fleischer
Günter LUGERT
Roland Pohle
Elfriede Simon
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Publication of WO2007131989A2 publication Critical patent/WO2007131989A2/de
Publication of WO2007131989A3 publication Critical patent/WO2007131989A3/de

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
    • G01K1/20—Compensating for effects of temperature changes other than those to be measured, e.g. changes in ambient temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00735—Control systems or circuits characterised by their input, i.e. by the detection, measurement or calculation of particular conditions, e.g. signal treatment, dynamic models
    • B60H1/00792—Arrangement of detectors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00735—Control systems or circuits characterised by their input, i.e. by the detection, measurement or calculation of particular conditions, e.g. signal treatment, dynamic models
    • B60H1/008—Control systems or circuits characterised by their input, i.e. by the detection, measurement or calculation of particular conditions, e.g. signal treatment, dynamic models the input being air quality
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/30—Control or safety arrangements for purposes related to the operation of the system, e.g. for safety or monitoring
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/62—Control or safety arrangements characterised by the type of control or by internal processing, e.g. using fuzzy logic, adaptive control or estimation of values
    • F24F11/63—Electronic processing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F2110/00—Control inputs relating to air properties
    • F24F2110/10—Temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F2110/00—Control inputs relating to air properties
    • F24F2110/20—Humidity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F2110/00—Control inputs relating to air properties
    • F24F2110/30—Velocity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F2110/00—Control inputs relating to air properties
    • F24F2110/50—Air quality properties
    • F24F2110/60—Odour
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F2110/00—Control inputs relating to air properties
    • F24F2110/50—Air quality properties
    • F24F2110/65—Concentration of specific substances or contaminants
    • F24F2110/70—Carbon dioxide
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K2201/00—Application of thermometers in air-conditioning systems
    • G01K2201/02—Application of thermometers in air-conditioning systems in vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/70—Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating

Definitions

  • the invention relates to a sensor structure and a method for the detection and processing of environmental parameters, whereby essentially environmental factors are considered with regard to their direct influence on humans as well as the overall impact of the environment.
  • the environmental conditions in which the human being is present have a clear influence on the well-being of the human being.
  • the demands on comfort are constantly increasing and thus also the effort, the z. B. in the passenger cabin of a motor vehicle or in the interiors of buildings expended.
  • Air conditioning measures are considered that increase the subjective well-being of people through appropriate regulation.
  • the signals of the different ver ⁇ for the wellbeing provide relevant parameters. In order to indicate an overall climate in which people can feel comfortable, signals are generated that can trigger climate-related measures.
  • Examples include temperature sensors, which are operated as a thermostat in a control loop and regulate the air temperature to a presettable and man-made value. This applies, for example, to buildings or passenger cabins of certain means of transport. However, this approach is very limited by the informative value. So z. B. a temperature of 2O 0 C generally found pleasant. However, if, for example, direct sunlight, so radiant heat, add ⁇ comes, this temperature can be perceived as unpleasantly warm. The perception of temperature is also in humans at different humidity very different. If, for example, very high temperatures in dry air are still perceived as bearable, the same temperatures are associated with the sensation of an unpleasant sultriness at high humidity.
  • the perception of a specific environmental quality by living beings or by humans depends on different parameters and their quantity. If the sum of all volatile organic compounds (total volatile organic components-TVOC) has been measured so far mainly by the use of metal oxide gas sensors, this was considered a measure of the total odor load of the air.
  • the TVOC one hand contain highly odorous perfumes and on the other odor-volatile substances such as ge ⁇ saturated hydrocarbons or alcohols. Thus, the summation can not represent a representative image of the perceived sense of smell. From a technical point of view, this approach was almost inevitable, since the metal oxide gas sensors operated at high temperatures crack, ie disassemble, the TVOC molecules so that there are molecular fragments that can be detected. By measuring the fragments, however, it is hardly possible to decide whether it was previously an odor-active substance or a neutral substance.
  • the aim of the invention is to provide a sensor configuration which detects essential physical and / or chemical influencing parameters of the environment of humans, whereby corresponding signals are generated which reflect the subjective perception of the present environment with corresponding parameters.
  • the signals of individual parameters resulting from the individual sensor components indicate individual measured quantities which in themselves do not generate a comprehensive signal with which an environment can be described which is to be assessed by humans as a whole.
  • quantities are generated from several individual signals that indicate how the environment is perceived by humans.
  • concentrations or content data determined by sensors are referred to here as "absolute" measured variables.
  • Two sensors are used to measure the same size, but with different sensor profiles, for example due to certain disturbing factors, this is referred to as measuring, korres ⁇ pondierende '.
  • the structure of a sensor arrangement for detecting a multiplicity of influencing factors either contains at least one absolutely measuring sensor or at least two corresponding sensors, one of which can be strongly influenced by other parameters, such as, for example, temperature measurement with heat radiation influence and temperature measurement without influence of heat radiation.
  • the following individual sensors are provided:
  • Sl sensor for measuring the temperature without heat radiation influence
  • S2 sensor for measuring the temperature with heat radiation influence
  • the sensors S1 and S2 are sensors which measure a parameter with the temperature which can be influenced by other parameters such as heat radiation or humidity.
  • the sensors S3 to S6 measure absolute values, which are not affected, for example, ⁇ Were mestrahlung or humidity.
  • an evaluation unit is provided, are placed on the sensor signals generated by the individual sensors.
  • the signal of a perceived temperature is also linked to the signal for measuring the air flow, since the perception of the temperature in humans depends on the air movement, which in turn indirectly via the moisture, for example on the skin, exerts an influence on the perceived temperature.
  • a signal for a perceived odor load results from the at least one measurement of odor loadings of the air, whereby, for example, volatile hydrocarbons, sulfides such as H2S, CS2, or volatile oxides such as SO2, NOX are detected.
  • a threshold value monitoring can take place.
  • the different signals are linked together to obtain a measure of the perception of the odor load.
  • the overall perceived air quality depends on the Sen ⁇ from sorsignal which represents a measurement of the carbon dioxide content of the air and is combined with the measured value for the absolute humidity. The amount of carbon dioxide indicates the extent to which the surrounding air is consumed. Is example ⁇ as the limit lOOOppm been reached, are counter ⁇ measures initiated.
  • a signal for a perceived air movement results from the fact that the signal for the measurement of the air flow is linked to the signal of the temperature measurement without heat radiation influence.
  • An air flow is especially bothersome when the temperature is away from the body temperature.
  • An air flow of 37 0 C perceives man in ⁇ example as not disturbing.
  • a signal for a true genome- ⁇ mene comprehensive environment quality considered example ⁇ the signals for a perceived temperature below Be ⁇ account the thermal radiation, a perceived temperature taking into account the thermal radiation and the air flow, a perceived humidity taking into account the temperature and / without thermal radiation effect, a perceived odors, a perceived air quality ⁇ ty, a perceived air movement.
  • Such glutensig- signals can by different links or even
  • the system thus indicates both a signal for a perceived ⁇ ne ambient quality , whereby a measure of the urgency, an action of an air conditioning unit is present.
  • This urgency makes sense, as well as remedial measures such as a strong ventilation from humans can be distracting.
  • the above-mentioned individual signals are output in the sense a differential diagnosis to control the exact selection of the corre ⁇ sponding necessary individual reactions of the air conditioning system.
  • Too high perceived humidity at otherwise sensible ⁇ full temperature requires z.
  • a tempera ⁇ turerhöhung can be better carried out for this case, and an excessive odor load requires, for example, an increase in the air flow with otherwise the same parameters.
  • the individually generated sensor measured values can represent or describe so-called feel-good parameters individually or in combination.
  • sensor measured values S for example, not only the direct measured value but also its temporal change can be included in the evaluation.
  • the reason for this lies in the human characteristic of reacting not only to the absolute value of an odor, but also to a change in odor level. This is due to the fact that a smell is strongly perceived when it occurs, but with time a habituation effect occurs in humans.
  • the signal generation can take place, for example, according to the following algorithms.
  • A Ci 1 • S 1 + a 2 • S 2 + ... + O 1 dS 1 1 dt + a 2 »dS 2 1 dt + ...
  • FIG. 1 shows a schematic overview of a sensor arrangement for detecting environmental parameters for generating individual signals which can be fed to an evaluation unit which generates output signals by means of corresponding evaluation logic;
  • FIG. 2 shows the shielding of a sensor element from the effect of radiation by a cover
  • FIG. 3 shows the radially symmetrical arrangement of temperature sensors for direction-independent measurement, both with radiation-reflecting coating and with radiation-absorbing coating.
  • Sensor 1 is represented by a conventional temperature sensor-free type which is timed with air in thermal con-, but no effects of radiation example ⁇ as solar radiation detected. This is realized ent ⁇ neither by a highly reflective in the infrared range Surface, whereby radiation is mirrored or through a diaphragm in the housing of the sensor, the radiation stops.
  • Sensor 2 is a free-style temperature sensor, but has a highly absorbent surface, ideally a black surface. This increases the sensor zusharm ⁇ Lich to the air temperature radiant heat on, if it is handen before ⁇ and if the radiation access to the sensor is possible. This sensor should be thermally insulated from the environment, so that the absorbed heat radiation causes a significant heating of the measuring element and is not immediately delivered to the housing.
  • Sensor 3 represents a sensor element which measures the moisture content of the air. This is especially the humidity
  • the sensor can for example consist of a conventional sensor, based on a polymer which is read capacitively or by means of conductivity measurement, a moisture-sensitive field effect transistor, for example a SGFET, or a ceramic sensor element.
  • Sensor 4 of the sensor arrangement measures the carbon dioxide content of the ambient air, wherein, for example, a solid-state gas sensor is used, which can be represented by a gas-sensitive field-effect transistor with carbon dioxide-sensitive
  • the Sen- Sensors are gas sensors based on heated semiconducting metal oxides or gas-sensitive field-effect transistors. Different catalytic activity is achieved by, applied under ⁇ stantul amounts of a dispersion of a catalyst based on platinum metals on a base metal oxide such as play, in ⁇ SnO 2, Ga2 ⁇ 03, SrTiOß. Under ⁇ zziliche acidity of the receptor surfaces is achieved by different metal oxides such as Galli ⁇ oxide, tungsten oxide, tin oxide, Niobdenoxid be used.
  • the sensor 6 is used to measure the air flow and is a flow detector based on a heated element, wel ⁇ Ches is cooled flow-dependent. It is based on the strö ⁇ tion dependent heat transport the air. Alternatively, a mechanically operating system can also be provided.
  • the sensor assembly is protected by a housing 12 before Schondüs ⁇ sen. Housing openings 13 for coupling to the environment are present in each case at the individual sensors 1-6. Other design criteria of the housing 12 are as follows:
  • An inlet channel to the sensor 1 allows the best possible thermal contact with the environment and may optionally be provided with a grid as shock protection, which applies to the sensor 1, that is prevented by corresponding devices such as a panel, the access of radiant energy to the temperature sensor 1.
  • the inlet channel for the sensor 2 is realized by a ⁇ ff ⁇ voltage, so that the best possible contact with the environment is given. As protection against contact, a grid or cover is also provided here, but shadowing for infrared radiation are not installed. Sensor 2 thus measures the ambient temperature with consideration of incident heat radiation.
  • the inlet ducts for the sensors 3, 4 and 5, entspre ⁇ accordingly a humidity sensor, a carbon dioxide sensor and sensors for the odors are, either with grids or membranes, for example, water repulsion tex polymer such as Teflon, polyethylene or polypropylene, or, for example, with pores in the order of 1- 20 microns provided. It is essential that a gas inlet is made light ⁇ , but the protection of the sensitive sensor elements is prevented from environmental influences such as dust or aerosols.
  • sensor 6 For the sensor 6 is to provide an opening that allows largely unhindered gas exchange and has only a contact protection of the sensor element. Since sensor 6 measures the flow of air flow resistances are mieren to mini ⁇ .
  • influencing parameters of the environment can be converted into signals which can be individually detected and combined in such a way that, taking into account the mutual influence of different parameters, a temperature, a humidity, a odor stress an air quality, an air flow signal or an entire environment quality signal is generated, which tet a measure of the well-being of a person beinhal ⁇ and thus a targeted control of air conditioning ⁇ facilities is possible to achieve an optimum environmental condition in an air conditioned room regularly.
  • Described systems can, for the first time a complete picture of the environment sensory represent, which is predictable, such as a human, a given or set Conversely ⁇ feel environment condition.
  • the selection of the placement of the sensor arrangement is carried out according to the valence of the physical parameters to be measured, which are to be selected for controlling environmental parameters, for example in an air-conditioned room and on the basis of which control measures are initiated.
  • certain guiding components can be detected:
  • acetone can be classified in the substance groups VOC: solvent, with an odor threshold of 100 ppm and a limit of 500 ppm.
  • Figure 1 shows the overall view of a housing 12 be in ⁇ -sensitive sensor arrangement, consisting of the sensors 1-6. Each sensor generates a single sensor signal S1-S6.
  • the off ⁇ evaluation unit 10 provides in accordance with predetermined algorithms, or a particular logic output signals. 11
  • FIG. 2 shows the arrangement of two unequal sensors, for example temperature sensors, heat radiation 6 being kept away from the sensor left in the image by a cover 9.
  • heat radiation 6 being kept away from the sensor left in the image by a cover 9.
  • both have a heat radiation absorbing surface 7.
  • the right in the image sensor is thus heated by the ambient temperature and in addition by the incident heat ⁇ radiation. 6
  • FIG. 3 shows in each case a section through a spherical sensor S 1, S 2, wherein S 1 is coated with a heat radiation-reflecting coating 8 and S 2 having a heat radiation-absorbing coating 7. Thus, a direction-dependent temperature measurement is excluded.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Fuzzy Systems (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Air Conditioning Control Device (AREA)
  • Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

Sensoranordnung zur Erfassung von Kenngrößen der Umgebung und deren Wirkung auf Lebewesen, insbesondere auf Menschen, umfassend, einen oder mehrere Sensoren (1,...,6) der/die eine oder mehrere Kenngrößen jeweils mit einem bestimmten Sensorprofil erfassen und jeweils ein Sensorsignal (S1,...,S6) korrespondierend ausgeben, wobei mindestens ein absolut messender Sensor (1,...,6), oder mindestens zwei die gleiche Kenngröße messende korrespondierende Sensoren (1,...,6) mit unterschiedlichen Profilen, oder eine Kombination daraus, zur Generierung von mindestens einem Ausgangssignal (11), stellvertretend für subjektiv empfundene Kenngrößen vorhanden ist/sind, und mindestens einer aus folgenden Sensoren ein- setzbar ist: - ein Sensor (1) zur Messung der Temperatur ohne Einfluss von Wärmestrahlung, der ein Sensorsignal (S1) liefert, - ein Sensor (2) zur Messung der Temperatur mit Einfluss von Wärmestrahlung, der ein Sensorsignal (S2) liefert, - ein Sensor (3) zur Messung der absoluten Feuchtigkeit der Luft, der ein Sensorsignal (S3) liefert, - ein Sensor (4) zur Messung des Kohlendioxidgehalts der Luft, der ein Sensorsignal (S4) liefert, - mindestens ein Sensor (5) zur Messung mindestens einer Ge- ruchsbelastung, der ein Sensorsignal (S5) liefert, - ein Sensor (6) zur Messung der Strömung von Luft, der ein Sensorsignal (S6) liefert. Produkt: Wellness-Sensor, zur Ansteuerung von Klimatisierungseinheiten, Automobilelektronik, Gebäudetechnik, Luftreinigung usw.

Description

Beschreibung
Sensoranordnung zur Erfassung von Kennwerten der Umgebung und Verfahren zur Generierung entsprechender Ausgangssignale
Die Erfindung betrifft einen Sensoraufbau und ein Verfahren zur Detektion und Verarbeitung von Umweltparametern, wobei im Wesentlichen Einflussfaktoren aus der Umwelt hinsichtlich deren direkten Einflusses auf den Menschen als auch hinsicht- lieh der Gesamtbeeinflussung durch die Umwelt betrachtet werden .
Die Umgebungsbedingungen, in denen sich der Mensch befindet, haben einen deutlichen Einfluss auf das Wohlbefinden des Men- sehen. Die Anforderungen an den Komfort steigen ständig und damit auch der Aufwand, der z. B. in der Fahrgastkabine eines Kraftfahrzeugs oder in den Innenräumen von Gebäuden aufgewandt wird. Betrachtet werden klimatechnische Maßnahmen, die das subjektive Wohlbefinden des Menschen durch entsprechende Regulierung steigern. Zur Erfassung der Umweltkennwerte werden entsprechende Sensoren benötigt, deren Signale die ver¬ schiedenen für das Wohlbefinden relevanten Parameter liefern. Um insgesamt ein Klima anzuzeigen, in dem sich der Mensch wohl fühlen kann, werden Signale generiert, die klimatechni- sehe Maßnahmen anstoßen können.
Bisher wurden diese Wohlfühlparameter nur ansatzweise detek- tiert. Beispiele dafür sind u. a. Temperatursensoren, die als Thermostat in einer Regelschleife betrieben werden und die die Lufttemperatur auf einen voreinstellbaren und vom Menschen angenehmen Wert regeln. Dies gilt beispielsweise für Gebäude oder für Fahrgastkabinen von bestimmten Beförderungsmitteln. Dieser Ansatz ist jedoch von der Aussagefähigkeit sehr eingeschränkt. So wird z. B. eine Temperatur von 2O0C im Allgemeinen als angenehm empfunden. Wenn jedoch beispielsweise direkte Sonneneinstrahlung, also Strahlungswärme, hinzu¬ kommt, kann diese Temperatur als unangenehm warm empfunden werden. Die Wahrnehmung der Temperatur ist beim Menschen auch bei unterschiedlicher Luftfeuchtigkeit sehr unterschiedlich. Werden beispielsweise sehr hohe Temperaturen bei trockener Luft noch als erträglich empfunden, so sind bei hoher Luftfeuchtigkeit gleiche Temperaturen mit der Empfindung einer unangenehmen Schwüle verbunden.
Die Wahrnehmung einer bestimmten Umgebungsqualität durch Lebewesen bzw. durch Menschen, hängt insgesamt von unterschiedlichen Parametern und deren Quantität ab. Wenn bisher im We- sentlichen durch den Einsatz von Metalloxid-Gassensoren die Summe aller flüchtigen organischen Verbindungen (total vola- tile organic components-TVOC) gemessen wurde, so galt dies als Maß für die gesamte Geruchsbelastung der Luft. Dabei beinhalten die TVOC einerseits hoch geruchsaktive Riechstoffe und zum anderen auch geruchsneutrale flüchtige Stoffe wie ge¬ sättigte Kohlenwasserstoffe oder Alkohole. Somit kann die Summenbildung kein repräsentatives Bild des empfundenen Geruchsempfindens darstellen. Technisch betrachtet war diese Vorgehensweise nahezu unabwendbar, da die bei hohen Tempera- turen betriebenen Metalloxid-Gassensoren die TVOC Moleküle cracken, also zerlegen, so dass Molekülbruchstücke vorliegen, die detektiert werden können. Durch Messung der Bruchstücke ist es jedoch kaum möglich zu entscheiden, ob es sich vorher um einen geruchsaktiven Stoff oder um einen neutralen Stoff gehandelt hat.
Kostengünstige Ansätze zur Realisierung von Sensoren, die die beschriebene Unterscheidung durchführen können, sind nicht bekannt. Neben der unspezifischen Erfassung der Riechstoffe besteht der Nachteil der bisher verwendeten Lösungen darin, dass damit nur ein sehr eingeschränkter Einfluss auf das menschliche Wohlbefinden erfasst wird. Sogar Umgebungsluftanteile wie der Kohlendioxidgehalt oder beispielsweise die re¬ lative Feuchte, die beide einen wesentlichen Einfluss auf das Wohlbefinden des Menschen ausüben, werden bisher nicht erfasst. So können Kohlendioxidgehalte mit mehr als 1000 ppm zur Ermüdungserscheinungen beim Menschen führen. Feuchtigkeitsgehalte zwischen 40 und 60 % relativer Feuchte bedeuten für den Menschen ein auch bei unterschiedlichen Temperaturen in der Regel angenehmes Klima.
Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung einer Sensorkonfi- guration, die wesentliche physikalische und/oder chemische Einflussparameter der Umgebung von Menschen erfasst, wobei entsprechende Signale generiert werden, die die subjektive Wahrnehmung der vorliegenden Umgebung mit entsprechenden Parametern wiedergeben.
Eine Lösung ergibt sich aus den Merkmalskombinationen entsprechend den Patentansprüchen 1 bzw. 13.
Vorteilhafte Ausgestaltungen können den Unteransprüchen ent- nommen werden.
Zu generierende Signale bilden die Eingabeparameter für mo¬ derne Klimatisierungssysteme. In diesem Zusammenhang besteht das Ziel darin, eine Umgebung zu schaffen, die für den sich darin aufhaltenden Menschen als angenehm empfunden wird.
Angegeben wird ein Sensoraufbau, der über die Messung mehre¬ rer Einflussfaktoren/Parameter erfasst, wie ein Mensch die Umgebungsbedingungen wahrnimmt. Dazu wird ein Aufbau aus meh- reren Einzelsensor-Komponenten mit Signalverarbeitungs- Elektronik vorgeschlagen. Die sich aus den Einzelsensor- Komponenten ergebenden Signale einzelner Parameter geben einzelne Messgrößen an, die für sich genommen kein umfassendes Signal generieren, mit dem eine Umgebung beschreibbar ist, die vom Menschen insgesamt einzuschätzen ist. Anhand bestimmter Auswertestrategien werden aus mehreren Einzelsignalen Größen generiert, die angeben, wie die Umgebung vom Menschen wahrgenommen wird. Dazu werden grundsätzlich zwischen den unterschiedlichen Parametern vorhandene Querabhängigkeiten, entsprechende Wirkungsparameter oder auch Querempfindlichkei¬ ten bei Kombinationen verschiedener Einzelsignale berücksichtigt. Die von Sensoren ermittelten Konzentrationen oder Gehaltsangaben werden hier als , absolute' Messgrößen bezeichnet. Werden zwei Sensoren zur Messung der gleichen Größe eingesetzt, jedoch mit unterschiedlichen Sensorprofilen, beispielsweise aufgrund bestimmter Störfaktoren, so wird dies als , korres¬ pondierende' Messung bezeichnet.
Der Aufbau einer Sensoranordnung zur Erfassung einer Vielzahl von Einflussfaktoren beinhaltet entweder mindestens einen absolut messenden Sensor oder mindestens zwei korrespondierende Sensoren, von denen einer durch andere Parameter stark beeinflussbar ist, wie beispielsweise die Temperaturmessung mit Wärmestrahlungseinfluss und die Temperaturmessung ohne Wärme- strahlungseinfluss . Vorgesehen sind insbesondere folgende Einzelsensoren:
Sl Sensor zur Messung der Temperatur ohne Wärmestrahlungseinfluss, S2 Sensor zur Messung der Temperatur mit Wärmestrahlungseinfluss,
53 Sensor zur Messung der absoluten Luftfeuchtigkeit,
54 Sensor zur Messung des Kohlendioxidgehalts der Luft,
55 Sensor/Sensoren zur Messung der Geruchsbelastung der Luft,
56 Sensor zur Messung der Luftströmung.
Dabei sind die Sensoren Sl und S2 Sensoren, die mit der Temperatur eine Kenngröße messen, die von anderen Kenngrößen wie Wärmestrahlung oder Feuchte beeinflussbar ist. Die Sensoren S3 bis S6 messen absolute Werte, die beispielsweise von Wär¬ mestrahlung oder Feuchte nicht beeinflusst werden.
Weiterhin ist eine Auswerteeinheit vorhanden, auf die von den Einzelsensoren generierte Sensorsignale aufgelegt werden.
Durch entsprechende Verknüpfung zweier oder mehrerer Signale der Einzelsensoren werden Ausgangssignale generiert, die durch Berücksichtigung einer subjektiven Komponente angeben, wie sich ein Mensch in dieser Umgebung fühlen würde.
Aus den Einzelsensor-Signalen werden zunächst folgende Aus- gangssignale generiert:
- Durch Verknüpfung der Signale Sl und S2 kann eine wahrgenommene Temperatur abgeschätzt werden, die Komponenten der realen Temperatur ohne Einfluss von Wärmestrahlung und der subjektiven Temperatur mit dem Einfluss von Wärmestrahlung beinhaltet.
- Durch die Verknüpfung von Temperatursignalen mit dem Signal S3, welches eine gegebene Feuchte angibt, kann der Einfluss von vorhandener Feuchte auf die wahrgenommene Temperatur abgeschätzt werden.
Werden die Einflüsse von Luftströmung, wie sie in der realen Umwelt regelmäßig vorhanden ist, berücksichtigt, so ergeben sich weitere Arten von Ausgangssignalen:
- ein Feuchtesignal S3 wird zusätzlich mit dem Signal aus der Messung der Luftströmung S6 verknüpft, so dass der gegenseitige Einfluss beider Parameter sichtbar wird,
- das Signal einer wahrgenommenen Temperatur wird zusätzlich verknüpft mit dem Signal zur Messung der Luftströmung, da die Wahrnehmung der Temperatur beim Menschen von der Luftbewegung abhängt, die wiederum mittelbar über die Feuchtigkeit, beispielsweise auf der Haut, einen Einfluss auf die wahrgenommene Temperatur ausübt .
Ein Signal für eine wahrgenommene Geruchsbelastung ergibt sich aus der mindestens einen Messung von Geruchsbelastungen der Luft, wobei beispielsweise flüchtige Kohlenwasserstoffe, Sulfide wie H2S, CS2, oder flüchtige Oxide wie SO2, NOX er- fasst werden. Bei einzelnen Sensorelementen kann eine Schwellwertüberwachung stattfinden. Bei mehreren Sensorelementen werden die unterschiedlichen Signale miteinander verknüpft, um ein Maß für die Wahrnehmung der Geruchsbelastung zu erhalten. Die insgesamt wahrgenommene Luftqualität hängt von dem Sen¬ sorsignal ab, welches eine Messung des Kohlendioxidgehalts der Luft darstellt und verknüpft wird mit dem Messwert für die absolute Feuchtigkeit. Die Menge an Kohlendioxid gibt an, inwieweit die umgebende Luft verbraucht ist. Ist beispiels¬ weise der Grenzwert lOOOppm bereits erreicht, so sind Gegen¬ maßnahmen einzuleiten.
Ein Signal für eine wahrgenommene Luftbewegung ergibt sich, indem das Signal zur Messung der Luftströmung verknüpft wird mit dem Signal der Temperaturmessung ohne Wärmestrahlungsein- fluss. Eine Luftströmung wird vor allem dann als störend empfunden, wenn deren Temperatur abseits der Körpertemperatur liegt. Eine Luftströmung von 370C empfindet der Mensch bei¬ spielsweise als nicht störend. Ein Signal für eine wahrgenom¬ mene umfassende Umgebungsqualität berücksichtigt beispiels¬ weise die Signale für eine wahrgenommene Temperatur unter Be¬ rücksichtigung der Wärmestrahlung, eine wahrgenommene Tempe- ratur unter Berücksichtigung der Wärmestrahlung und der Luftströmung, eine wahrgenommene Feuchte unter Berücksichtigung der Temperatur mit und/ohne Wärmestrahlungseinfluss, eine wahrgenommene Geruchsbelastung, eine wahrgenommene Luftquali¬ tät, eine wahrgenommene Luftbewegung. Derartige Ausgangssig- nale können durch unterschiedliche Verknüpfungen oder auch
Durchsetzen verschiedener Schwellwerte oder Toleranzbereiche für bestimmte Umwelteinflüsse stellvertretend ausgegeben wer¬ den oder es kann auch ein Gesamtsignal für die Umweltqualität so wie sie vom Menschen idealerweise empfunden wird, gene- riert werden.
Das System gibt somit sowohl ein Signal für eine wahrgenomme¬ ne Umgebungsqualität an, wodurch ein Maß für die Dringlichkeit, eine Aktion einer Klimatisierungseinheit anzuregen, vorhanden ist. Diese Dringlichkeit ist insofern sinnvoll, da auch Abhilfemaßnahmen wie eine kräftige Belüftung vom Menschen als störend empfunden werden können. Des Weiteren werden die oben genannten Einzelsignale ausgegeben, die im Sinn einer Differentialdiagnose die genaue Auswahl der entspre¬ chend nötigen Einzelreaktionen des Klimatisierungssystems steuern. Eine zu hoch empfundene Feuchte bei ansonsten sinn¬ voller Temperatur erfordert z. B. eine aktive Entfeuchtung der Zuluft der Klimaanlage. Falls die Temperatur jedoch zu tief liegt, lässt sich für diesen Fall besser eine Tempera¬ turerhöhung vollziehen, und eine zu hohe Geruchsbelastung erfordert beispielsweise eine Erhöhung des Luftdurchsatzes bei ansonsten gleichen Parametern.
Die im Einzelnen generierten Sensormesswerte können einzeln oder in Kombination so genannte Wohlfühlparameter darstellen bzw. beschreiben. Durch Verknüpfung von Sensormesswerten S kann beispielsweise nicht nur der direkte Messwert, sondern auch dessen zeitliche Veränderung in die Auswertung mit einbezogen werden. Der Grund hierfür liegt in der menschlichen Eigenschaft, nicht nur auf den Absolutwert eines Geruchs, sondern wesentlich auf Veränderung eines Geruchniveaus zu reagieren. Dies begründet sich darauf, dass ein Geruch stark wahrgenommen wird, wenn er auftritt, jedoch mit der Zeit beim Menschen ein Gewöhnungseffekt eintritt.
Für bestimmte Verknüpfungen oder Gruppierungen von Messungen bestimmter Parameter ergeben sich bestimmte Ausgangssignale.
Die Signalgenerierung kann beispielsweise nach folgenden Algorithmen erfolgen.
1. Lineare Gewichtung: Zur linearen Verknüpfung der Messwerte der Sensoren wird deren zeitliche Ableitung addiert:
A = Ci1 • S1 + a2 • S2 + ... + O1 ^ dS1 1 dt + a2 » dS2 1 dt + ...
2. Nichtlineare Gewichtung:
A = Ci1 • S1" + Ci2 • S2 2 + .... + O1 (OS1 l dt)bl + a2 (dS2 1 dt)b2 + ... 3. Bei freier Wahl von Parametern, beispielsweise aus einer Wertetabelle mit festgelegten Verknüpfungen ergibt sich:
A = f(Sl,S2,...,dSl/dt,dS2/dt,...)
wobei die Formelzeichen Folgendes bedeuten:
A - Ausgangssignal, a - Wertungskonstante, S - Sensorsignal, b - Exponent .
Im Folgenden werden anhand von schematischen die Erfindung nicht einschränkenden Figuren Ausführungsbeispiele beschrie¬ ben :
Figur 1 zeigt eine schematische Übersicht einer Sensoran- Ordnung zur Erfassung von Umweltparametern zur Generierung von Einzelsignalen, die einer Auswerteeinheit zuführbar sind, die durch entsprechende Auswertelogik Ausgangssignale generiert,
Figur 2 zeigt die Abschirmung eines Sensorelementes von der Strahlungseinwirkung durch eine Abdeckung,
Figur 3 zeigt die radialsymmetrische Anordnung von Tempera- tursensoren zur richtungsunabhängigen Messung, sowohl mit strahlungsreflektierender Beschich- tung als auch mit strahlungsabsorbierender Be- schichtung.
Der Aufbau einzelner Komponenten innerhalb der Sensoranord¬ nung ergibt sich wie folgt:
Sensor 1 wird dargestellt durch einen konventionellen Temperatursensor freier Bauart, der mit Luft in thermischem Kon- takt steht, jedoch keine Einflüsse von Strahlung, beispiels¬ weise Sonnenstrahlung, detektiert. Realisiert wird dies ent¬ weder durch eine im infraroten Bereich hoch reflektierende Oberfläche, wodurch Strahlung gespiegelt wird oder aber durch eine Blende im Gehäuse des Sensors, die Strahlung abhält.
Sensor 2 ist ein Temperatursensor freier Bauart, der jedoch eine stark absorbierende Oberfläche aufweist, idealerweise eine schwarze Oberfläche. Dadurch nimmt dieser Sensor zusätz¬ lich zur Lufttemperatur Strahlungswärme auf, falls diese vor¬ handen ist und falls der Strahlungszutritt zum Sensor möglich ist. Dieser Sensor sollte von der Umgebung thermisch isoliert sein, damit die aufgenommene Wärmestrahlung eine signifikante Erwärmung des Messelementes bewirkt und nicht sofort an das Gehäuse abgegeben wird.
Sensor 3 stellt ein Sensorelement dar, welches den Feuchtege- halt der Luft misst. Dies ist insbesondere der Feuchte-
Partialdruck . Der Sensor kann beispielsweise aus einem konventionellen Sensor, aufbauend auf einem Polymer, welches kapazitiv oder mittels Leitfähigkeitsmessung ausgelesen wird, einem feuchtesensitiven Feldeffekttransistor, beispielsweise einem SGFET, oder einem keramischen Sensorelement, bestehen.
Sensor 4 der Sensoranordnung misst den Kohlendioxidgehalt der Umgebungsluft, wobei beispielsweise ein Festkörper-Gassensor eingesetzt wird, der dargestellt werden kann durch einen gas- sensitiven Feldeffekttransistor mit kohlendioxidsensitiver
Schicht. Einsetzbar ist auch ein optischer Gassensor, der auf der wellenlängenspezifischen Lichtabsorption von Kohlendioxid im nahen Infrarot- oder in mittleren Infrarotbereich basiert.
Sensor 5 dient zur Messung der Geruchsbelastung und kann mehrfach vorhanden sein. Gemessen wird die Geruchsbelastung der Luft, die durch unterschiedliche Stoffe gegeben sein kann. Wenn mehrere Sensorelemente verwendet werden, dann sind diese derart ausgelegt, dass sie auf verschiedene Typen von Kohlenwasserstoffen unterschiedlich reagieren. Dies geschieht z. B. indem Rezeptoroberflächen mit verschiedener katalyti- scher Aktivität oder verschiedenen acidischen Verhalten im Sinne des Lewis-Säure/Base-Konzept verwendet werden. Die Sen- soren sind Gassensoren auf der Basis geheizter halbleitender Metalloxide oder gassensitive Feldeffekttransistoren. Unterschiedliche katalytische Aktivität wird erzielt, indem unter¬ schiedliche Mengen einer Dispersion eines Katalysators auf Basis von Platinmetallen auf ein Basismetalloxid wie bei¬ spielsweise Snθ2, Ga2<03, SrTiOß, aufgebracht werden. Unter¬ schiedliche Acidität der Rezeptoroberflächen wird erzielt, indem unterschiedliche Metalloxide wie beispielsweise Galli¬ umoxid, Wolframoxid, Zinnoxid, Niobdenoxid verwendet werden.
Der Sensor 6 dient der Messung der Luftströmung und ist ein Strömungsdetektor auf Basis eines geheizten Elementes, wel¬ ches strömungsabhängig gekühlt wird. Es basiert auf dem strö¬ mungsabhängigen Wärmetransport der Luft. Alternativ kann auch ein mechanisch arbeitendes System vorgesehen sein.
Der Sensoraufbau ist durch ein Gehäuse 12 vor Umwelteinflüs¬ sen geschützt. Gehäuseöffnungen 13 zur Ankoppelung an die Umgebung sind jeweils an den einzelnen Sensoren 1-6 vorhanden. Weitere Konstruktionskriterien des Gehäuses 12 sind wie folgt:
- Ein Eintrittskanal zum Sensor 1 ermöglicht einen möglichst guten Wärmekontakt zur Umgebung und kann gegebenenfalls mit einem Gitter als Berührungsschutz versehen sein, wobei für den Sensor 1 gilt, dass durch entsprechende Vorrichtungen wie eine Blende der Zutritt von Strahlungsenergie zum Temperatursensor 1 unterbunden wird.
- Der Eintrittskanal für den Sensor 2 wird durch eine Öff¬ nung realisiert, damit eine möglichst gute Kontaktierung zur Umwelt gegeben ist. Als Berührungsschutz wird auch hier ein Gitter oder eine Abdeckung vorgesehen, wobei jedoch Abschattungen für Infrarotstrahlung nicht eingebaut sind. Sensor 2 misst damit die Umgebungstemperatur unter Berücksichtigung von auftreffender Wärmestrahlung. - Die Eintrittskanäle für die Sensoren 3, 4 und 5, entspre¬ chend einem Feuchtsensor, einem Kohlendioxidsensor und Sensoren für die Geruchsbelastung, sind entweder mit Gittern oder mit Membranen beispielsweise aus Wasser absto- ßendem Polymer wie Teflon, Polyethylen oder Polypropylen oder beispielsweise mit Poren in der Größenordnung von 1- 20 μm versehen. Wesentlich ist, dass ein Gaseinlass ermög¬ licht wird, jedoch der Schutz der empfindlichen Sensorelemente vor Umwelteinflüssen wie Staub oder Aerosolen ver- hindert wird.
- Für den Sensor 6 ist eine Öffnung vorzusehen, die weitgehend ungehinderten Gasaustausch zulässt und nur einen Berührungsschutz des Sensorelementes aufweist. Da Sensor 6 die Luftströmung misst, sind Strömungswiderstände zu mini¬ mieren .
Wesentliche Vorteile der beschriebenen Sensoranordnung und des entsprechenden Auswerteverfahrens bestehen darin, dass Einflussparameter der Umgebung in Signale umwandelbar sind, die einzeln erfassbar und derart kombinierbar sind, dass unter Berücksichtigung von gegenseitiger Beeinflussung verschiedener Parameter ein Temperatur-, ein Feuchte-, ein Ge- ruchsbelastungs-, ein Luftqualität-, ein Luftströmungssignal oder ein gesamtes Umgebungsqualitätssignal erzeugbar ist, welches ein Maß für das Wohlbefinden eines Menschen beinhal¬ tet und somit eine gezielte Ansteuerung von Klimatisierungs¬ einrichtungen möglich ist, um regelmäßig einen optimalen Umgebungszustand in einem klimatisierten Raum zu erreichen.
Beschriebene Systeme können zum ersten Mal ein umfassendes sensorisches Bild der Umgebung darstellen, womit voraussagbar ist, wie ein Mensch eine gegebene bzw. eingestellte Umge¬ bungsbedingung empfinden wird.
Durch die Verfügbarkeit mehrerer Signale kann einem klima¬ technischen System eine eindeutige und differenzierte Hand- lungsanweisung zur Herstellung eines optimalen Klimas gegeben werden .
Die Auswahl der Bestückung der Sensoranordnung erfolgt ent- sprechend der Wertigkeit der zu messenden physikalischen Parameter, die zur Steuerung von Umgebungsparametern, beispielsweise in einem klimatisierten Raum auszuwählen sind und auf deren Grundlage Regelmaßnahmen angestoßen werden.
Für die Beurteilung von Geruchsbelastungen können beispielsweise bestimmte Leitkomponenten detektiert werden:
- Azeton kann beispielsweise eingeordnet werden in die Stoffgruppen VOC: Lösungsmittel, mit einer Geruchsschwelle von 100 ppm und einem Grenzwert von 500 ppm,
- Ammoniak tritt in der Landwirtschaft auf mit einer Ge¬ ruchsschwelle von 5 ppm und es existiert ein Grenzwert von 50 ppm,
- Schwefelwasserstoff weist eine Geruchsschwelle von 0,1 ppm auf bei einem Grenzwert von 10 ppm,
- Stickstoffdioxid zählt zu den Verbrennungsabgasen und weist eine Geruchsschwelle von 0,5 ppm auf bei einem Grenzwert von 5 ppm, - Methylamin ist mit dem Grenzwert 10 ppm verbunden und Ozon mit dem Grenzwert 0,1 ppm.
Figur 1 zeigt die Gesamtübersicht der in einem Gehäuse 12 be¬ findlichen Sensoranordnung, bestehend aus den Sensoren 1-6. Jeder Sensor generiert ein Einzelsensorsignal S1-S6. Die Aus¬ werteeinheit 10 liefert entsprechend vorgegebener Algorithmen oder einer bestimmten Logik Ausgangssignale 11.
Figur 2 zeigt die Anordnung von zwei ungleichen Sensoren, beispielsweise Temperatursensoren, wobei Wärmestrahlung 6 durch eine Abdeckung 9 vom im Bild linken Sensor fern gehalten wird. Zur identischen Ausführung der beiden Sensoren weisen beide eine Wärmestrahlung absorbierende Oberfläche 7 auf. Der im Bild rechte Sensor wird somit durch die Umgebungstemperatur beheizt und zusätzlich durch die einfallende Wärme¬ strahlung 6.
Figur 3 zeigt jeweils einen Schnitt durch einen kugelförmigen Sensor Sl, S2, wobei Sl mit einer Wärmestrahlung reflektierenden Beschichtung 8 und S2 mit einer Wärmestrahlung absorbierenden Beschichtung 7 belegt ist. Somit ist eine richtungsabhängige Temperaturmessung ausgeschlossen.

Claims

Patentansprüche
1. Sensoranordnung zur Erfassung von Kenngrößen der Umgebung und deren Wirkung auf Lebewesen, insbesondere auf Menschen, umfassend, einen oder mehrere Sensoren (1,...,6), der/die eine oder mehre¬ re Kenngrößen jeweils mit einem bestimmten Sensorprofil erfassen und jeweils ein Sensorsignal (Sl,..., S6) korrespondie¬ rend ausgeben, wobei mindestens ein absolut messender Sensor (1,...,6), oder mindestens zwei, die gleiche Kenngröße messende korres¬ pondierende Sensoren (1,...,6) mit unterschiedlichen Profilen, oder eine Kombination daraus, zur Generierung von mindestens einem Ausgangssignal (11), stellvertretend für subjektiv empfundene Kenngrößen vorgese¬ hen sind, und die Sensoren aus folgender Gruppe von Sensoren ausgewählt sind:
- ein Sensor (1) zur Messung der Temperatur ohne Ein- fluss von Wärmestrahlung, der ein Sensorsignal (Sl) liefert,
- ein Sensor (2) zur Messung der Temperatur mit Einfluss von Wärmestrahlung, der ein Sensorsignal (S2) liefert, - ein Sensor (3) zur Messung der absoluten Feuchtigkeit der Luft, der ein Sensorsignal (S3) liefert,
- ein Sensor (4) zur Messung des Kohlendioxidgehalts der
Luft, der ein Sensorsignal (S4) liefert,
- mindestens ein Sensor (5) zur Messung mindestens einer Geruchsbelastung, der ein Sensorsignal (S5) liefert,
- ein Sensor (6) zur Messung der Strömung von Luft, der ein Sensorsignal (S6) liefert.
2. Sensoranordnung nach Anspruch 1, wobei ein Sensor (1) zur Messung der Temperatur ohne Einfluss von Wärmestrahlung ein
Temperatursensor ist, der mit Luft in Kontakt steht und eine Infrarotstrahlung stark reflektierende Oberfläche aufweist.
3. Sensoranordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Sensor (2) zur Messung der Temperatur mit Einfluss von Wärmestrahlung ein Temperatursensor ist, der eine stark Wärmestrahlung absorbierende Oberfläche aufweist und somit Einflüsse von Wärmestrahlung mit berücksichtigt.
4. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Sensor (3) zur Messung der absoluten Feuchte der Luft ein Sensor mit einem kapazitiv ausgelesenen gassensitiven PoIy- mer ist oder ein Feuchte sensitiver Feldeffekttransistor oder ein keramisches Sensorelement.
5. Sensoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Sensor (4) zur Messung der Kohlendioxidkonzentrati- on der Luft durch einen C02 sensitiven Feldeffekttransistor oder durch einen optischen Gassensor dargestellt ist, der auf der Wellenlängen spezifischen Lichtabsorption von C02 im nahen oder mittleren Infrarotbereich detektiert.
6. Sensoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Sensoren (5) zur Messung mindestens einer Geruchsbelas¬ tung von Luft flüchtige Kohlenwasserstoffe detektieren, wobei Sensoroberflächen je nach Zielgas unterschiedliche katalyti- sche Aktivität aufweisen oder verschiedenes acidisches Ver- halten entsprechend dem Lewis-Säure/Base-Konzept aufweisen oder halbleitende Metalloxid-Sensoren oder gassensitive Feld¬ effekttransistoren sind.
7. Sensoranordnung nach Anspruch 6, wobei eine unterschiedli- che katalytische Oberflächenaktivität durch unterschiedliche
Mengen, Materialien oder Dispersionen eines Katalysators auf der Basis eines Platinmetalls, aufgebracht auf einem Metall¬ oxid, vorhanden ist, wobei unterschiedliche Aciditäten der Oberflächen durch unterschiedliche Metalloxide dargestellt sind.
8. Sensoranordnung nach Anspruch 7, wobei Basis-Metalloxide zur Darstellung unterschiedlicher Acidität Galliumoxid, Wolf- ramoxid, Zinnoxid, Zinkoxid, Strontiumtitanat oder Nioboxid sind.
9. Sensoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Sensor (6) zur Messung der Strömung von Luft auf der Basis eines geheizten Elementes beruht, welches strö¬ mungsabhängig gekühlt wird.
10. Sensoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anordnung in einem Gehäuse untergebracht ist, wel¬ ches Eintrittskanäle für den Zugang relevanter Größen zu den jeweiligen Sensoren aufweist, wie:
- für den Sensor (1) zur Messung der Temperatur ohne
Einfluss von Wärmestrahlung eine Blende zur Abschat- tung des Sensors von Wärmestrahlung oder
- für den Sensor (2) zur Messung der Temperatur mit Einfluss von Wärmestrahlung einen offenen Eintrittskanal, so dass Wärmestrahlung auf den Sensor treffen kann oder - für die Sensoren (3, 4, 5) zur Messung der absoluten Feuchte, der Kohlendioxidkonzentration oder mindestens einer Geruchsbelastung der Luft eine Wasser abstoßende Membran aus Polymermaterial mit Poren, um einen Gaseinlass zu ermöglichen und gleichzeitig Schadstoffe wie Staub oder Aerosole fern zu halten oder
- für den Sensor (6) zur Messung der Strömung von Luft einen Eintrittskanal, der weitgehend ungehinderten Gasaustausch zulässt und lediglich einen Berührungs- schütz für den Sensor aufweist, oder
- eine Kombination daraus.
11. Sensoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mehrere Sensorsignale (Sl,...S6) einer Auswerteeinheit (10) zuführbar sind und durch gegenseitige Verknüpfung dieser Sensorsignale (S1,...,S6) mindestens ein Ausgangssignal (11) generierbar ist.
12. Sensoranordnung nach Anspruch 11, wobei für Verknüpfungen von Sensorsignalen zusätzlich gespeicherte Wertungskonstanten für optimale Umgebungsbedingungen vorhanden sind.
13. Verfahren zur Erzeugung von mindestens einem Ausgangssignal (11), das oder die auf der Basis von Sensorsignalen (Sl,..., S6) durch Verknüpfung generiert wird/werden, wobei die Sensorsignale (S1-S6) von einer Sensoranordnung entsprechend der Ansprüche 1-12 geliefert werden, einer Auswerteeinheit (10) zugeführt werden und die Ausgangssignale (11) entspre¬ chend gemessener Kenngrößen Informationen darüber enthalten, wie ein Lebewesen die Umgebung wahrnimmt, wobei eine oder mehrere der folgenden Verknüpfungen zur Generierung von Ausgangssignalen (11) vorliegt: - zur Darstellung einer wahrgenommenen Temperatur wird das Sensorsignal (Sl) ohne Wärmestrahlungseinfluss verknüpft mit dem Sensorsignal (S2) mit Wärmestrah¬ lungseinfluss, so dass der Einfluss von Wärmestrah¬ lung ermittelbar ist, - zur Darstellung einer wahrgenommenen Feuchte wird das Sensorsignal (S3) , welches die absolute Feuchtigkeit angibt, mit den Sensorsignalen (Sl, S2), die Tempera¬ turmesswerte zur Messung der Temperatur ohne und mit Beeinflussung von Wärmestrahlung angeben, verknüpft.
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei zur Darstellung einer wahrgenommenen Temperatur die Sensorsignale (Sl, S2), die Temperaturmesswerte zur Messung der Temperatur ohne und mit Beeinflussung von Wärmestrahlung angeben, mit dem Sensorsig- nal (S6) , welches eine Luftströmung bezeichnet, verknüpft werden .
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei zur Darstellung einer wahrgenommenen Feuchte sowohl die Sensorsignale (Sl, S2), die Temperaturmesswerte zur Messung der Temperatur ohne und mit Beeinflussung von Wärmestrahlung angeben, als auch das Sensorsignal (S3) , welches die absolute Feuchtigkeit an- gibt, verknüpft werden mit Sensorsignal (S6) , welches eine Luftströmung bezeichnet.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13, 14 oder 15, wobei zur Darstellung einer wahrgenommenen Geruchsbelastung unterschiedliche von mehreren Sensoren (5) erfasste Gerüche durch Verknüpfung unterschiedlicher Sensorsignale (S5) ein Signal für das Maß der Wahrnehmung der Geruchsbelastung generiert.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 -16, wobei zur Darstellung einer wahrgenommenen Luftqualität ein Sensorsignal (S4) zur Messung des Kohlendioxid-Gehaltes der Luft mit dem Sensorsignal (S3) zur Angabe der absoluten Feuchte verknüpft wird, um den Grad an verbrauchter Luft zu ermitteln.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 - 17, wobei zur Darstellung einer wahrgenommenen Luftbewegung das Sensorsignal (S6) zur Angabe einer Strömung verknüpft wird mit dem Sensorsignal (Sl) zur Messung der Temperatur ohne Einfluss von Wärmestrahlung, wobei Temperaturunterschiede zwischen ei¬ ner Körpertemperatur und der Temperatur der Luftströmung verglichen werden.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 13-18, wobei zur Dar- Stellung einer wahrgenommenen Umgebungsqualität mindestens zwei der folgenden Größen verknüpft werden:
- Signal der wahrgenommenen Temperatur,
- Signal der wahrgenommenen Feuchte,
- Signal der wahrgenommenen Geruchsbelastung, - Signal der wahrgenommenen Luftqualität bezüglich des Kohlendioxidgehaltes,
- Signal der wahrgenommenen Luftbewegung, .
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 13-19, wobei mittels einer Differentialdiagnose über mindestens zwei Sensorsignale einzelne Steuerreaktionen auf nachgeschaltete Klimatisie¬ rungssysteme generierbar sind.
21. Verfahren nach Anspruch 19, wobei anhand eines Signals für eine wahrgenommene Umgebungsqualität bestehend aus einer Verknüpfung mehrerer separater Sensorsignale ein Maß für die Dringlichkeit von Abhilfemaßnahmen zur Verbesserung der Umge- bung generiert wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 13-21, wobei für bestimmte ausgewählte Gase Schwellwerte hinsichtlich der Kon¬ zentration gesetzt werden.
23. Verfahren nach Anspruch 22, wobei für Leitkomponenten bestimmter geruchsbelastender Gruppen von Gasen Schwellwerte gesetzt werden.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 13-23, wobei zur Sig- nalgenerierung eine lineare Verknüpfung von Sensorsignalen sowie ihrer zeitlichen Ableitung nach der Beziehung
A = Ci1 • S1 + a2 • S2 + ... + Ci1 ^ dS1 1 dt + a2 » dS2 1 dt + ... durchgeführt wird, wobei einzelne Koeffizienten auch Null sein können.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 13-23, wobei zur Sig- nalgenerierung eine nichtlineare Verknüpfung von Sensorsigna- len sowie ihrer zeitlichen Ableitung nach der Beziehung
A = aγ • S1" + a2 • S2 2 + .... + CiXdS1 l dt)bl + a2 (dS2 1 dt)b2 + ... durchgeführt wird, wobei einzelne Koeffizienten auch Null sein können.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 13-23, wobei zur Sig- nalgenerierung eine frei wählbare Verknüpfung von Sensorsignalen nach der Beziehung
A = f{S1,S2,...,dS1/dt,dS2/dt,...)
durchgeführt wird.
PCT/EP2007/054642 2006-05-17 2007-05-14 Sensoranordnung zur erfassung von kennwerten der umgebung und verfahren zur generierung entsprechender ausgangssignale WO2007131989A2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006023182A DE102006023182A1 (de) 2006-05-17 2006-05-17 Sensoranordnung zur Erfassung von Kennwerten der Umgebung und Verfahren zur Generierung entsprechender Ausgangssignale
DE102006023182.1 2006-05-17

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2007131989A2 true WO2007131989A2 (de) 2007-11-22
WO2007131989A3 WO2007131989A3 (de) 2008-04-24

Family

ID=38326135

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2007/054642 WO2007131989A2 (de) 2006-05-17 2007-05-14 Sensoranordnung zur erfassung von kennwerten der umgebung und verfahren zur generierung entsprechender ausgangssignale

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102006023182A1 (de)
WO (1) WO2007131989A2 (de)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011014177A1 (en) * 2009-07-31 2011-02-03 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Commissioning of sensors
CN103332088A (zh) * 2013-07-09 2013-10-02 无锡市普欧电子有限公司 一种大巴车空调控制装置
CN103344029A (zh) * 2013-07-09 2013-10-09 无锡市普欧电子有限公司 一种大型汽车空调控制装置
US20140322083A1 (en) * 2013-03-14 2014-10-30 Solidia Technologies, Inc. Curing systems for materials that consume carbon dioxide and method of use thereof
CN111380146A (zh) * 2020-03-27 2020-07-07 佛山市顺德区钰烽电器有限公司 一种基于人体检测的室内环境控制方法及控制器、电器
US11243003B2 (en) * 2019-08-13 2022-02-08 Trane International Inc. Demand control ventilation with predictive humidity control
US11517874B2 (en) 2014-01-22 2022-12-06 Solidia Technologies, Inc. Method and apparatus for curing CO2 composite material objects at near ambient temperature and pressure

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE1018550A3 (nl) * 2009-05-25 2011-03-01 Qbus Nv Nv Verbeterde werkwijze voor het conditioneren van een ruimte en een daarbij toegepaste inrichting.
DE102010003966B3 (de) * 2010-01-02 2011-05-19 Ust Umweltsensortechnik Gmbh Sensoranordnung
CN104019526B (zh) * 2014-06-24 2016-08-17 河海大学常州校区 改进pso算法模糊自适应pid温湿度控制系统及方法
CN105571088A (zh) * 2016-01-14 2016-05-11 天津灵角创意科技有限公司 一种自动净化空气控制系统
TR201611339A3 (en) * 2016-08-12 2018-03-21 Arcelik As PSYCHROMETRIC IMPROVED GAS DETECTION
EP3687842B1 (de) * 2017-09-27 2023-11-01 Behr-Hella Thermocontrol GmbH Vorrichtung zum betreiben einer kfz-klimaanlage und innenraumtemperaturfühlereinheit für eine derartige klimaanlage
DE102020215575A1 (de) 2020-12-09 2022-06-09 Mahle International Gmbh ,Vorrichtung zum Erkennen eines Aerosol-Gehalts von Luft in einem Fahrzeuginnenraum eines Kraftfahrzeugs
JP2024049712A (ja) * 2022-09-29 2024-04-10 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 空気調和システムの室内機、空気調和システム、制御装置、空気調和システムの室内機の制御方法、プログラム

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5516041A (en) * 1993-06-30 1996-05-14 Ford Motor Company Method and control system for controlling an automotive HVAC system to prevent fogging
DE19806041A1 (de) * 1998-02-13 1999-08-19 Bosch Siemens Hausgeraete Behälter zur Einlagerung von Nahrungsmitteln
WO2000022457A1 (de) * 1998-10-12 2000-04-20 Trilog Thermotechnik Gmbh Vorrichtung zur messung von gefühlter temperatur
DE10301768A1 (de) * 2003-01-18 2004-07-29 Kurz, Hubert, Prof. Dr.-Ing. Kabine zum Saunen, Dampfbaden und Wärmestrahlungsbaden
DE10350591A1 (de) * 2003-03-21 2004-12-23 Lüftomatic GmbH Lüftungs- und Klimatechnik Raumbediengerät mit integrierten Messvorrichtungen
DE10353569A1 (de) * 2003-11-14 2005-06-16 Westfaliasurge Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Auswahl eines Euterpflegemittels

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2356035A1 (de) * 1973-11-09 1975-05-22 Andreas Dipl Ing Dr Varga Verfahren zur beurteilung des gesunden und behaglichen raumklimas
DE3922854A1 (de) * 1989-07-12 1991-01-17 Philipp Prof Dr Katz Vorrichtung zur messung der behaglichkeit
JP3026895B2 (ja) * 1992-10-13 2000-03-27 松下電器産業株式会社 空気質レベル判定方法および空気質レベル判定装置
DE19710946A1 (de) * 1997-03-15 1998-09-24 Braun Ag Thermopile-Sensor und Strahlungsthermometer mit einem Thermopile-Sensor
ITTO20040029A1 (it) * 2004-01-27 2004-04-27 Fiat Ricerche Anenometro resistivo e dispositivo sensore di comfort termico comprendente un tale anemometro.

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5516041A (en) * 1993-06-30 1996-05-14 Ford Motor Company Method and control system for controlling an automotive HVAC system to prevent fogging
DE19806041A1 (de) * 1998-02-13 1999-08-19 Bosch Siemens Hausgeraete Behälter zur Einlagerung von Nahrungsmitteln
WO2000022457A1 (de) * 1998-10-12 2000-04-20 Trilog Thermotechnik Gmbh Vorrichtung zur messung von gefühlter temperatur
DE10301768A1 (de) * 2003-01-18 2004-07-29 Kurz, Hubert, Prof. Dr.-Ing. Kabine zum Saunen, Dampfbaden und Wärmestrahlungsbaden
DE10350591A1 (de) * 2003-03-21 2004-12-23 Lüftomatic GmbH Lüftungs- und Klimatechnik Raumbediengerät mit integrierten Messvorrichtungen
DE10353569A1 (de) * 2003-11-14 2005-06-16 Westfaliasurge Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Auswahl eines Euterpflegemittels

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011014177A1 (en) * 2009-07-31 2011-02-03 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Commissioning of sensors
GB2484428A (en) * 2009-07-31 2012-04-11 Hewlett Packard Development Co Commissioning of sensors
GB2484428B (en) * 2009-07-31 2014-12-10 Hewlett Packard Development Co Commissioning of sensors
US20140322083A1 (en) * 2013-03-14 2014-10-30 Solidia Technologies, Inc. Curing systems for materials that consume carbon dioxide and method of use thereof
US9221027B2 (en) * 2013-03-14 2015-12-29 Solidia Technologies, Inc. Curing systems for materials that consume carbon dioxide and method of use thereof
CN103332088A (zh) * 2013-07-09 2013-10-02 无锡市普欧电子有限公司 一种大巴车空调控制装置
CN103344029A (zh) * 2013-07-09 2013-10-09 无锡市普欧电子有限公司 一种大型汽车空调控制装置
US11517874B2 (en) 2014-01-22 2022-12-06 Solidia Technologies, Inc. Method and apparatus for curing CO2 composite material objects at near ambient temperature and pressure
US11243003B2 (en) * 2019-08-13 2022-02-08 Trane International Inc. Demand control ventilation with predictive humidity control
US11662108B2 (en) 2019-08-13 2023-05-30 Trane International Inc. Demand control ventilation with predictive humidity control
CN111380146A (zh) * 2020-03-27 2020-07-07 佛山市顺德区钰烽电器有限公司 一种基于人体检测的室内环境控制方法及控制器、电器

Also Published As

Publication number Publication date
DE102006023182A1 (de) 2007-11-22
WO2007131989A3 (de) 2008-04-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2007131989A2 (de) Sensoranordnung zur erfassung von kennwerten der umgebung und verfahren zur generierung entsprechender ausgangssignale
EP2117861B1 (de) Steuersystem zur steuerung eines lüftungssystems
DE102009016848B4 (de) Gas-Analysegerät mit einer Kombination aus Gasentfeuchter und Gaskonverter
EP2252883B1 (de) Verfahren zur detektion und identifizierung von gasen in flugzeuginnenräumen
EP2095980B1 (de) Vorrichtung zur Zuführung von Geruchsstoffen
WO2004062700A1 (de) Anordnung zur aufbereitung von luft
EP1878979B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum kontrollierten Lüften gegen Schimmelbildung
DE102014010712A1 (de) &#34;Gassensoranordnung zur Messung einer Zielgaskonzentration&#34;
DE102011077522A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung der thermischen Behaglichkeit
DE102009034257A1 (de) Automatische Klimaregelung für ein Fahrzeug
EP2669104A1 (de) Automatisierte Führerkabinen-Klimaregelung
EP1440695A1 (de) Verfahren zur Aktivierung von Luftsauerstoff zum Abbau von VOC-Lasten und Keimen in geschlossenen Räumen sowie zur Aufrechterhaltung einer naturadäquaten Sauerstoffionen-und Ozonkonzentration
DE102005027072A1 (de) Bewertung des aktuellen Beladungszustands eines Luftfilters in einer Fahrzeug-Lüftungseinheit
EP2136147A2 (de) Verfahren und Einrichtung zur Regelung der Temperatur, der Feuchtigkeit und des Kohlendioxidanteils der Luft in Räumen
DE102005006312B4 (de) Verfahren zur Ansteuerung einer Lüftungs- und/oder Klimatisierungseinheit
DE102010003966B3 (de) Sensoranordnung
EP1654132B1 (de) Verfahren zur regelung eines umluft- und/oder zuluftanteils in einer fahrgastzelle
DE4427356C2 (de) Einrichtung zur Regelung der Luftqualität in einem Raum
DE102013202978A1 (de) Verfahren und System zur Steuerung des Energieverbrauches in einem Raum
DE19850914A1 (de) Klimaanlage und Verfahren zur Steuerung einer Klimaanlage
DE102018126484A1 (de) Vorrichtung zur Bestimmung einer Temperatur in einem Insassenraum eines Fahrzeugs
DE10142711A1 (de) Vorrichtung mit einer Sensoranordnung zur Bestimmung der Umgebungsluftgüte sowie einer Anordnung von Ozonsensoren vor und hinter einem mit einem Katalysatormaterial beschichteten Kühler und Verfahren
DE102004023156A1 (de) Sensor zur Bestimmung von Messgrößen, die zur Steuerung einer Klimaanlage und anderer ein Raumklima beeinflussenden Vorrichtungen geeignet sind
DE202021105933U1 (de) Raumluftassistenzsystem
WO2007131998A1 (de) Sensoranordnung zur messung einer subjektiven temperatur

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 07729094

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 07729094

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2