DE29500705U1 - Gerät zur Bestimmung eines bestimmten Gasanteils der Luft - Google Patents
Gerät zur Bestimmung eines bestimmten Gasanteils der LuftInfo
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Description
der Luft
Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Bestimmung eines bestimmten
Gasanteils der Luft.
Es sind stationäre Meßeinrichtungen bekannt, mit denen die Gasanteile der Luft analysiert, registriert und Meldesystemen
zugeführt werden, um bei bestimmten Gasbelastungen einen Alarm an die betroffene Bevölkerung veranlassen
zu können. Die Meßstationen sind Großmeßstationen, die in einem großen Abstand voneinander installiert sind
und in der Regel von Landratsämtern bzw. Umweltschutzbehörden betrieben werden.
Die Warnungen für bestimmte Gase, wie Monoxid, CO2/
Chlorgase, insbesondere auch die Warnung vor einem zu hohen Ozongehalt der Luft, basieren auf Durchschnittswerten
und gehen von durchschnittlich gesundheitlich unbedenklichen Grenzwerten aus. Individuellen Grenzwerten
und den regional völlig unterschiedlichen Belastungen mit einem hohen Gasgehalt wird dabei nicht Rechnung getragen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Meßgerät der gattungsgemäßen Art zu konzipieren, das es gestattet,
jederzeit und an jedem Ort zumindest den Gasgehalt der Luft zu bestimmen, der gesundheitliche Schäden bewirken
könnte, z.B. Ozon, damit der Benutzer eines solchen mitgeführten Meßgerätes unter Berücksichtigung seiner persönlichen
Verträglichkeit bestimmter Grenzwerte sich entscheiden kann, ob er sich den hohen Gsgehaltsbelastungen
aussetzt oder einen Raum aufsucht, in dem er diesen Belastungen nicht unterworfen ist.
Die Erfindung löst die Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebene Ausbildung eines handlichen Meßgerätes.
Die Erfindung geht von der Verwendung bekannter Gassensoren aus, die in Abhängigkeit von dem Gasgehalt ihren Widerstand
verändern. Entsprechend einer Kalibrierung erfolgt die Auswertung dieser Abweichungen in Abhängigkeit
von dem Gasanteil des zu messenden Gases bzw. Gasgemisches. Bekannte Gassensoren bestehen z.B. aus einem in
Dickfilmtechnik auf ein Keramiksubstrat aufgebrachtes Sensormaterial und den dazugehörigen Kontaktelektroden
und einer ebenfalls auf das Keramiksubstrat aufgedruckten Platinheizwendel. Sensor und Heizwendel sind z.B. über
Platindrähtchen mit den Anschlußstiften des Sensorgehäuses verbunden. Diese Sensoren haben gegenüber anderen
bekannten Sensoren den Vorteil, daß sie ohne Zusatzstoffe bzw. Katalysatoren hergestellt sind und keine giftigen
Stoffe aufweisen. Das aktive Sensormaterial ist so ausgewählt, daß es eine maximale Empfindlichkeit auf die zu
messende Gaskonzentration aufweist, z.B. Stickoxidverbindungen bzw. Chlor. Die Verlustleistung solcher Sensoren
liegt im Bereich von ca. 950 mW. Bei entsprechender Ausbildung zeigen die Sensoren eine lineare Widerstandszunahme
mit steigender NO2- und/oder CI2-Konzentration.
Die Empfindlichkeit ist in Prozent Widerstandsänderung pro ppm Gaskonzentration angegeben. Nullpunktdriften von
typisch < 5 %/Jahr und schnelle thermische Stabilisierungszeiten sind weitere Vorteile solcher Sensoren. Die
Erfindung läßt aber auch die Verwendung anderer bekannter Sensoren zu.
Bei der Verwendung von Chlorsensoren hat sich gezeigt, daß bei Einstellen derselben auf eine bestimmte Sensibilität,
der Ozongehalt der Luft ebenfalls meßbar ist. Hierzu erfolgt die Aufheizung des Sensors auf ca. 30 %
der Aufheizung, die für die Messung von Chlorgas erforderlich ist. Die nominale Sensorarbeitstemperatur für
Chlorgasmessung liegt beispielsweise bei ca. 4000C, bei
Ozongasmessung ist eine Arbeitstemperatur von ca. 1300C
."7
ausreichend. Schon nach wenigen Sekunden Vorheizzeit ist diese Temperatur erreicht und die Messung möglich.
Die gesundheitlichen Beeinträchtigungen, z.B. durch Ozon, sind hinlänglich bekannt. Bei einem Ozongehalt der Luft
von über 360 pg/m3 ist ein erhöhtes gesundheitliches
Risiko gegeben. Wenn der Gehalt < 90 ug/m3 ist, so ist
die Luft, zumindest was den Ozongehalt anbetrifft, völlig unbedenklich, so daß man ins Freie gehen kann, ohne
jegliche gesundheitsschädliche Auswirkungen durch einen zu hohen Ozongehalt der Luft befürchten zu müssen. Dies
gilt selbstverständlich auch umgekehrt für geschlossene Räume, z.B. solche, in denen Laserstrahldrucker und
Kopiergeräte vorhanden sind, die bekanntlich Ozon erzeugen.
Daneben ist insbesondere beim Sonnen im Freien eine zu hohe UV-Bestrahlung gesundheitsschädlich. In weiterer
Ausgestaltung der Erfindung ist deshalb eine Kombinationsauswertung
und Anzeige sowohl des Ozongehaltes als auch eine UV-Strahlungsmessung und Anzeige des Meßwertes
vorgesehen, damit der Benutzer eines solchen Gerätes sich über beide gesundheitsschädlichen Einwirkungen informieren
kann. Dies trifft auch für die isolierte oder kontinuierliche Erfassung von Meßdaten weiterer Gase und Gasbestandteile
zu.
Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
im einzelnen angegeben.
Die Messung des Gasgehaltes, z.B. Ozon, bzw. die des UV-Lichtes braucht nicht permanent zu erfolgen, sondern
sollte wahlweise dann vorgenommen werden können, wenn z.B. die betreffende Person, die ein solches Gerät
besitzt, sich sonnen und über den derzeitigen Luftzustand in der Umgebung informieren will. Bedingt durch den
relativ hohen Strombedarf beim Aufheizen des speziell angegebenen Sensoren ist zudem nur eine kurzzeitige
Messung wünschenswert, damit ein Gerät auch mit Batterien
betrieben werden kann. Selbstverständlich ist auch ein Betrieb mit einer zusätzlichen Spannungsversorgung
möglich. Das handliche Gerät besitzt eine Aufnahmekammer, in der der Sensor bzw. im Falle von mehreren Sensoren
diese untergebracht sind. Damit sie nicht beschädigt werden können, weist die Abdeckung Durchtrittsöffnungen bzw.
Schlitze auf oder besteht aus einem Gitter, das stark luftdurchlässig ist, so daß die Messung durch den in der
Kammer liegenden Sensor erfolgen kann.
Da ein solches Gerät auch in der Tasche mitgeführt wird, ist es empfehlenswert, den Tastschalter zum Auslösen der
Messung vertieft anzuordnen oder aber diesen mit einer Vertiefung vorzusehen, derart, daß keines der Teile über
der Oberfläche hervorsteht. Für den Fall, daß ein Tastschalter mit dem Betätigungskopf aus der Ebene hervorsteht,
ist nicht auszuschließen, daß durch Kontaktdruck beim Tragen in einer Tasche eine Dauermessung erfolgt und
somit die Batterie sehr schnell an Energie verliert.
Da die Unteransprüche selbsterklärende Merkmale beinhalten, wird hierauf ergänzend verwiesen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiele ergänzend erläutert.
In Fig. 1 ist ein Ozonmeßgerät nach der Erfindung perspektivisch dargestellt. Dieses kleine handliche Gerät,
das Abmessungen von ca. 6 &khgr; ca. 4 &khgr; ca. 1,5 cm (Länge &khgr;
Breite &khgr; Höhe) aufweist, besteht aus einer Gehäuseunterschale 1 und einer Gehäuseoberschale 2 mit in die
Oberfläche eingearbeitetem Display 4, ein Reflektionsdisplay, das die Anzeige der Meßwerte in digitaler Form
ermöglicht. In dem Gehäuse ist im oberen Bereich eine Kammer vorgesehen, in der der Meßsensor angeordnet ist.
Diese Kammer ist durch die geschlitzte Abdeckung der
Oberkappe 2 abgedeckt. Die Abdeckung 18 ist Bestandteil der Oberschale des Gehäuses und mit Schlitzen 3 versehen.
Das Gehäuse besteht zweckmäßigerweise aus Kunststoff. Durch die Schlitze 3 kann ausreichend Luft in die Meßkammer
zum Austausch einströmen, damit die Messungen am jeweiligen Meßort durchgeführt werden können. Ausgelöst
wird die jeweilige Messung durch Betätigen des Tastschalters 5, der in dem Beispiel einen vorstehenden Betätigungsknopf
aufweist, aber zweckmäßigerweise einen vertieft angeordneten Betätigungsknopf aufweisen sollte,
damit keine unbeabsichtigten Messungen durch Kontaktdruck oder Auflegen des Meßgerätes mit der Oberseite auf eine
Fläche erfolgen können.
Um einer mit den Meßwerten nicht vertrauten Person die Auswertung zu erleichtern, sind Meßbereiche in einer
Skala 6 angegeben, die beispielsweise farbig hinterlegt werden können, so z.B. bei einer Messung
< 90 ]ig/m? die
Farbe grün, bis 180 &mgr;g/m3 die Farbe gelb, bis 360 ug/m3
die Farbe orange und > 560 ug/m3 die Farbe rot. So kann
die Person sofort einen Vergleich herstellen und sehen, ob die Luft mit Ozon gesundheitsgefährdend belastet ist
oder nicht. Die Sonnenpiktogramme 19 sind den Meßbereichen zugeordnet und geben an, ob es sinnvoll ist, sich zu
sonnen oder ob hiervon abzuraten ist. Anstelle der Bereichsanzeige
oder der Digitalanzeige oder ergänzend hierzu können auch Leuchtdioden, bevorzugt farbige, zur
Anzeige eines Meßwertes innerhalb eines Meßbereiches zum warnenden Hinweis verwendet werden.
Damit dieses Meßgerät auch funktionieren kann, muß es entsprechende Schaltungen aufweisen. Die Meßschaltung mit
einem Sensor ist in Form eines Blockschaltbildes in Fig. 2 angegeben.
Die Meßschaltung weist einen Mikrocomputer 7 auf, der Speicherbereiche aufweist, in denen resistent Programme
zur Steuerung abgespeichert sind, ferner RAM-Speicher-
.&Iacgr;&Ogr;.".
bereiche/ in denen Meßwerte abgespeichert werden können.
Der Mikrocomputer weist einen Meßeingang auf, an den ein Signalverstärkereingang 10 angeschaltet ist, der das von
dem Ozonsensor 8 genererierte analoge Meßsignal verstärkt dem Mikrocomputer 7 zuführt. Mittels einer integrierten
Analog/Digital-Schaltung werden die Signale in digitale Meßwerte umgesetzt, die vom Mikrocomputer nach einem
eingeschriebenen Programm abgearbeitet, gespeichert und/oder zur Anzeige an das Display 6 gebracht werden.
Dieses zeigt den gemessenen Ozongehalt direkt an oder gestattet es, abgespeicherte Werte durch Betätigen einer
entsprechenden Funktionstaste, die nicht eingezeichnet ist, wahlweise abzurufen. Der Sensor 8 ist z.B. ein
bekannter Sensor, beispielsweise ein solcher mit einem Heizungstreiber 9, der als Operationsverstärker vorgesehen
ist und an dessen zweitem Eingang eine Referenzspannung 11 anliegt, worüber die Sensibilität des Sensors
fest eingestellt ist. Die Messung wird durch Betätigen des Schalters 17 ausgelöst, indem auf den Betätigungsknopf
in Fig. 1 gedruckt wird. Die Stromversorgungswege, die parallel dazu auch an den Heizstromkreis
eingeschaltet werden, sind der Einfachheit halber nicht dargestellt. Mit dem Schließen des Schalters 17
wird aus dem Standby-Be trieb auf den Meßbetrieb umgeschaltet. Die Standby-Schaltung 12 zur Stromversorgung
des Microcontrollers im abgeschalteten Zustand wird dabei abgeschaltet und die Stromversorgung 13, z.B. eine
Batterie, angeschaltet. Gleichzeitig wird über nicht dargestellte Verbindungen an dem Heizungstreiber die
Spannung von der Spannungsversorgung 13 zur Heizung angeschaltet. Schon nach wenigen Sekunden zeigt das
Meßgerät den gemessenen Ozongehalt an. Der Schalter 17 kann wieder geöffnet werden, so daß das Gerät wieder in
den Standby-Betrieb zurückfällt und die Messung unterbrochen wird. Es ist aber auch möglich, eine Zeitschaltung
durch den Microcontroller derart zu bewirken, daß beim einmaligen Betätigen des Tastschalters 17 eine Messung
ausgelöst wird und nach erfolgter Messung eine automa-
tische Abschaltung erfolgt. Die Spannungsversorgung 13 kann auch durch ein externes Netzteil 14 ersetzt werden,
zu welchem Zweck im Gerät gemäß Fig. 1 eine entsprechende Kontaktbuchse vorzusehen ist, um das Netzteil anschließen
zu können. Ferner kann das Gerät, um mehrere Messungen auswerten zu können, eine parallele oder serielle
Schnittstelle aufweisen, um die in einem RAM gespeicherten Meßwerte abfragen zu können. Es ist ferner möglich,
mittels weiterer Tasten und Sensoren auch z.B. UV-Messungen, Chlorgasmessungen usw. vorzunehmen. Die Chlorgasmessung
ist einfach zu realisieren, indem eine erhöhte Aufheizung des Sensors erfolgt, wenn der Sensor ein kombinierter
Chlorgas-/Ozon-Sensor ist.
.•12.".
Claims (26)
1. Gerät zur Bestimmung bestimmter Gasanteile in der Luft, bestehend aus einem handlichen Gehäuse (1, 2) mit
einer Aufnahmevorrichtung für mindestens einen Sensor zur Messung mindestens eines Gases oder Gasgemisches der
Luft, welcher Sensor hinter einer luftdurchlässigen Abdeckung (18) angeordnet ist, mit mindestens einer
Meßschaltung {7, 8, 9), mit einer Anzeigeeinrichtung (6)
zur Anzeige des gemessenen Gas- bzw. Gasgemischgehaltes oder eines Meßwertes innerhalb eines Meßbereiches und mit
einer Spannungsversorgungseinrichtung (13) sowie einem Schalter (5, 17), über den bei Betätigung nur kurzzeitig
die Meßschaltung (7, 8, 9) mit dem Sensor (8) für die Messung einschaltbar ist.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung (6) ein Anzeigedisplay
zur Anzeige des tatsächlich gemessenen Wertes des Gasgehaltes als Digitalgröße ist und/oder aus
Leuchtmitteln, insbesondere Leuchtdioden, besteht, die in Abhängigkeit von einem Meßwert innerhalb eines Meßbereiches
aufleuchten.
3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsversorgungseinrichtung
Batterien oder wieder aufladbare Akkumulatoren sind, die in einem Batteriefach angeordnet sind, das von der Rückseite
oder einer der Seitenwände oder Stirnflächen zugänglich ist.
4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät einen Steckkontakt zum
Anschluß eines externen Netzgerätes oder einer Ladeschaltung aufweist und daß im Falle des Anschlusses eines externen
Gerätes ein Schaltkontakt beim Einführen des Stekkers in den Steckkontakt betätigbar ist, der die interne
Spannungsversorgung (13) abschaltet und die externe anschaltet.
5. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Schalter (5, 17) ein Tastschalter ist, dessen Betätigungsknopf vertieft angeordnet ist
oder eine Vertiefung zur Betätigung aufweist.
6. Gerät nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet,
daß mit dem Schalter (5, 17) eine Zeitschaltung gekoppelt ist, die unabhängig von der
Betätigungszeit des Schalters (5, 17) die Messung steuert.
7. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Displays auf der Oberseite
Bereichswerte (6) angegeben sind, die eine Zuordnung zu gesundheitsrelevanten Größenordnungen der Meßwerte
ermöglichen.
8. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Bereiche in verschiedenen
Farben gekennzeichnet angeordnet sind.
9. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennz e i chne t, daß den einzelnen Bereichen Warnpiktogramme
(19) oder Warnhinweise zugeordnet sind.
10. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Display (6) die Maßeinheit mit angibt.
11. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung einen Analog/Digital-Wandler
aufweist, der den gemessenen Analogwert des Sensors in einen Digitalwert umsetzt, der auf dem Display
(6) als tatsächlicher Meßwert angezeigt wird.
12. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Rückseite des Gerätes eine
Schlaufe oder eine Klammer vorgesehen ist, um das Gerät an einem Gürtel befestigen zu können.
13. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor ein Sensor zur Messung
des Ozongehaltes und/oder Chlorgasgehaltes und/oder Monoxidgehaltes und/oder Sauerstoffgehaltes und/oder
Kohlendioxid-C02-Gehaltes ist.
14. Gerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ozonsensor (8) ein Chlorsensor ist, dessen Sensibilität auf die Messung von Ozongasen
eingestellt ist.
15. Gerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß durch Anlegen unterschiedlicher
Heizströme der Sensor wahlweise für Chlorgasmessung oder Ozongasgehaltsmessung verwendbar ist und wahlweise eine
Auswertung in der Meßschaltung erfolgt.
16. Gerät nach Anspruch 15,dadurch gekennzeichnet,
daß ein Umschalter vorgesehen ist, mit dem auf die entsprechende Meßbetriebsart umgeschaltet
wird.
17. Gerät nach Anspruch 1 oder 13, dadurch gekennzeichnet,
daß in das Gerät zusätzlich ein UV-Licht-Meßsensor integriert ist.
18. Gerät nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die UV-Strahlungs-Messung parallel
gleichzeitig oder gesondert erfolgt.
19. Gerät nach Anspruch 1, 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bewertungsschaltung
enthalten ist, die die Meßwerte des Ozongehaltes und die des UV-Lichtes nach vorgegebenem Programm bewertet und
das Bewertungsergebnis an eine Anzeigesteuerschaltung
ausgibt, die entweder die Einzelwerte oder einen Hinweis auf umweltangepaßtes Verhalten ausgibt.
20. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckerschnittstelle vorgesehen
ist.
21. Gerät nach Anspruch 1 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Meßwerte zusammen
mit Datum und Uhrzeit speicherbar und ausdruckbar sind.
22. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennz e i chnet, daß das Display ein Reflektionsdisplay
ist.
t *
23. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das jeweilige Meßsignal an einen Eingang eines Mikroprozessors &mgr;&Rgr;
(7) gelegt ist, der nach eingeschriebenem Programm die Meßwerterfassung, Auswertung, Anzeige und ggf. die abrufbare
Speicherung durchführt.
24. Gerät nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor sämtliche Funktionen
steuert.
25. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor in dem Gehäuse angeordnet
ist und die Gehäusewand eine luftdurchlässige Abdeckung
(18) im Bereich des Sensors aufweist.
26. Gerät nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäusewand Schlitze aufweist.
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Family Applications (2)
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| DE29601472U1 (de) | 1996-05-23 |
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