Wärmetönungssensor
Der Wärmetönungssensor setzt sich aus einem aktiven und einem passiven Pellistor zusammen. Diese bilden einen Zweig einer Wheatstoneschen Brückenschaltung, welche mit einem Heizstrom von ca. 250 … 320 mA betrieben wird. Hierdurch sind beide Pellistoren auf ca. 450 °C aufgeheizt. Trifft nun eine brennbare Substanz auf den aktiven Pellistor, so erhöht sich dessen Temperatur um einige °C, wodurch sich der Widerstand des Pellistors ändert und ein Diagonalstrom in der zuvor abgeglichenen (nämlich Nullpunkt-justierten) Brücke fließt. Dieser Strom ist im Bereich 0 … 100 %UEG etwa proportional zur Gaskonzentration. Der inaktive Pellistor dient zur Kompensation von Umwelteinflüssen, insbesondere von Temperatur und relativer Feuchte, denn diese wirken auf beide Pellistoren etwa gleichartig, so dass kein Diagonalstrom in der Brücke fließt.
Beim Einsatz im explosionsgefährdeten Bereich sind zündfähige Konzentrationen auch im Innern des Sensors zu erwarten. Der Explosionsschutz wird durch eine Flammenrückschlag-sperre in Form einer Sinterscheibe realisiert, welche im Falle einer Zündung des Gases durch die heißen Pellistoren eine Flamme soweit abkühlt, dass sie nicht in den Gefahrenbereich zurückschlägt.
Vereinfachte Berechnung des Brückensignales
Brückensignaländerung ∆ UM infolge Widerstandsänderung des Pellistors ∆ Ra:
∆ UM = ½ . iS . ∆ Ra ( iS = konst.)
Die Brückensignaländerung ∆ UM beim Wärmetönungssensor liegt, je nach Gas, im Bereich von (0,25 bis 1,5) mV/%UEG. Bei 10%UEG des zu messenden Gases ergeben sich also Änderungen von (2,5 bis 15) mV. Das wird verursacht durch eine Änderung des Pellistorwiderstandes von (15,6 bis 93,6) mΩ. Es müssen also Änderungen von einigen Milli-Ohm detektiert werden.
Der Wärmetönungssensor verbrennt eventuell in der Luft vorhandene brennbare Komponenten, wozu er Sauerstoff benötigt. Der Mindestgehalt sollte, je nach Gas, zwischen (1,5 und 14,9) Vol% liegen.
Literatur: Jessel, Wolfgang: Gase-Dämpfe-Gasmesstechnik, www.citytech.com
wird fortgesetzt
Gastautor: Dipl.-Ing. Dieter Seyfert
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