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DE3525115A1 - Schadstoffsensor fuer kraftfahrzeuge, arbeitsschutzkabinen und andere belastete raeume mit analoger kompensation der einfluesse von temperatur und luftfeuchte an halbleiter-gas-sensoren - Google Patents

Schadstoffsensor fuer kraftfahrzeuge, arbeitsschutzkabinen und andere belastete raeume mit analoger kompensation der einfluesse von temperatur und luftfeuchte an halbleiter-gas-sensoren

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Publication number
DE3525115A1
DE3525115A1 DE19853525115 DE3525115A DE3525115A1 DE 3525115 A1 DE3525115 A1 DE 3525115A1 DE 19853525115 DE19853525115 DE 19853525115 DE 3525115 A DE3525115 A DE 3525115A DE 3525115 A1 DE3525115 A1 DE 3525115A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
temperature
sensor
gas sensors
semiconductor gas
cabs
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
DE19853525115
Other languages
English (en)
Inventor
Heinz Dipl Ing Hoelter
Hanns Ing Grad Rump
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
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
Priority claimed from DE19843431373 external-priority patent/DE3431373A1/de
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE19853525115 priority Critical patent/DE3525115A1/de
Publication of DE3525115A1 publication Critical patent/DE3525115A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • 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
    • B60H1/00785—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 by the detection of humidity or frost
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • 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
    • 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
    • B60H3/00—Other air-treating devices
    • B60H3/0085—Smell or pollution preventing arrangements
    • 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
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)

Description

In der Hauptanmeldung P 34 31 373.7 wird beschrieben, daß die zur Regelung erforderliche Temperaturerfassung unmittelbar am Sensor erfolgt und die Sensorheizspannung auf konstante Beheizungsleistung geregelt wird, wobei der Sensortemperaturfühler und der dazu erforderliche Verstärker - Regelstufe - zur Erzeugung der temperaturgeführten Heizspannung in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht ist und hierbei im Bereich des Sensors das Gehäuse perforiert ausgebildet ist.
Um die Fehler des erfaßten, schadstoff-, temperatur- und feuchtekorrelierten Ausgangssignals kompensieren zu können, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Kennlinien des Sensors in einem Spannungsteiler nachzubilden, der außerhalb des Sensors gemeinsam mit dem Sensor einen Spannungsteiler hin zur gemeinsamen Versorgungsspannung bildet, dergestalt, daß die Einflußgrößen in gleicher proportionaler Wertänderung sowohl des Sensors als auch der Außenbeschaltung sich gegenseitig kompensieren.
Ergebnismäßig bleibt das Ausgangssignal über die Temperatur konstant.
Gleichzeitig wird die Sensorheizleistung ebenfalls in Abhängigkeit von der Temperatur verändert. Bei kleinen Temperaturen wird die Heizspannung (damit die Leistung) erhöht, bei höheren Temperaturen verringert.
In der bevorzugten Ausführung beträgt die Heizspannung bei 20°C 5 V.
Es ist charakteristisch für die SnO2-Detektoren, daß die Abhängigkeit von der absoluten Luftfeuchte in hohem Maße an das Vorhandensein des Gases CO gebunden ist.
Die Empfindlichkeit des Sensors, CO gegenüber, ist bei wechselnder Heizungsleistung in einem kleineren Bereich zwischen etwa 4,8 und 5,2 Volt nahezu konstant, während die Empfindlichkeit anderen Gasen gegenüber mit zunehmender Heizleistung abnimmt.
Die temperaturabhängige Modulation der Heizspannung und die Bemessung des Widerstandsnetzwerkes im Meßzweig sind so dimensioniert, daß die Ausgangswerte bei komplexen Signalen, wie sie im Straßenverkehrsabgas vorhanden sind, - un immer sowohl CO als auch andere Verbindungen enthalten -, durch die Kombination von Heizmodulation und Spannungsteilernetzwerk den Einfluß der Feuchte dadurch zurückdrängen, weil die absolute Feuchte in hohem Maße an die Lufttemperatur gekoppelt ist, der Temperatureinfluß die Heizspannung und damit die Empfindlichkeit allen Gasen außer CO gegenüber verändert, und der Spannungsteiler im Meßzweig zusätzlich zur reinen Temperaturempfindlichkeit diese zusätzliche Änderung ebenfalls mit berücksichtigt.
Der erfindungsgemäße Gedanke wird anhand beiliegender Schaltskizze realisiert.
In der Skizze ist der Sensor mit (1) bezeichnet, der Außenwiderstand ist mit (2) bezeichnet und besteht aus einem temperaturabhängigen Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten sowie (4) einem parallel geschalteten Linearisierungswiderstand und einem längsgeschalteten Begrenzungswiderstand (5). Parallel zum Sensor ist ein Linearisierungswiderstand (6) geschaltet, um die nicht lineare Kennlinie des Sensors zu linearisieren.
Die Modulation der Heizspannung wird aus der Hauptanmeldung P 34 31 373.7 übernommen.
In der Hauptanmeldung wird die Spannungsmodulation durchgeführt, indem im positiven Zweig ein PTC - Widerstand angebracht ist. Selbstverständlich ist es möglich, im negativen Zweig des Spannungsteilers einen NTC-Widerstand vorzusehen.
Die vorliegende Anmeldung beschreibt einen speziellen Lösungsvorschlag.
Der erfindungsgemäße Gedanke ist selbstverständlich nicht auf diesen einen Lösungsvorschlag beschränkt, sondern schließt andere denkbare Schaltungskonfigurationen ein, die den gleichen prinzipiellen Grundgedanken benutzen.
Anlagen:
Fig. 1 - elektrisches Prinzipschaltbild
Fig. 2 - Kennlinienfeld
Abhängigkeit der Sensorempfindlichkeit von der Heizspannung bei verschiedenen Gasen
Fig. 3 - Kennlinienfeld
Verlauf der unkorrigierten Sensorempfindlichkeitskurve bei komplexen Gasgemischen, z. B. Autoabgasen
Fig. 4 - Kennlinien
Darstellung der Abhängigkeit des inneren Sensorwiderstandes bei CO = 20 ppm in Abhängigkeit von der absoluten Luftfeuchte.

Claims (4)

  1. Anspruch 1
    Sensor zum Zwecke der Schadstoffindikation für die Steuerung von Kraftfahrzeugkabinen, Arbeitsschutzkabinen und ähnlichen Anwendungen mit analoger Fehlerkompensation für Feuchte und Temperatur an Halbleiter- Gas-Sensoren dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleistung in Abhängigkeit von der Lufttemperatur gesteuert wird.
  2. Anspruch 2
    Apparat und Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor teil eines Ohm'schen Spannungsteilers ist.
  3. Anspruch 3
    Apparat und Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Spannungsteilers als temperaturabhängiger Widerstand ausgebildet ist.
  4. Anspruch 4
    Apparat und Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperatureinfluß auf die Heizspannung und auf den im Anspruch 3 beschriebenen temperaturabhängigen Widerstand im Außenzweig so aufeinander abgestimmt sind, daß sie im Zusammenwirken mit dem Temperaturverhalten des verwendeten Sensors sich gegenseitig kompensieren.
DE19853525115 1984-08-25 1985-07-13 Schadstoffsensor fuer kraftfahrzeuge, arbeitsschutzkabinen und andere belastete raeume mit analoger kompensation der einfluesse von temperatur und luftfeuchte an halbleiter-gas-sensoren Ceased DE3525115A1 (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4882287A (en) * 1985-07-19 1989-11-21 Heinz Holter Process for indicating the presence of toxic substances in air that is supplied to a personnel-occupied space
US8359899B2 (en) * 2006-03-14 2013-01-29 Continental Automotive Gmbh Method for correcting the output signal of a lambda probe

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