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Intelligenter Sensor legt für Gase differenzierte Kartei für 'Fingerabdrücke' an

Künstliche Nasen erschnüffeln Gase

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In vielen Umgebungen ist die Messung und Auswertung von Gasen essenziell. Der Düsseldorfer Unitronic GmbH ist es gelungen, mit einer neuen Art künstlicher Nase das Verfahren zu vereinfachen und die Kosten zu reduzieren. Das Sensormodul USM-VGSA (Virtueller Multifunktionaler Gas-Sensorarray) ist in der Lage, mit einem einzigen herkömmlichen Metalloxidsensor eine Vielzahl organischer und anorganischer Verbindungen selektiv zu erkennen. Damit lassen sich die Kosten für die Analyse von Luftbestandteilen deutlich reduzieren.

Bild: Unitronic GmbHBild: Unitronic GmbH
Remote home control system on a digital tablet or phone.

Einsatzfelder für intelligente Gassensoren

  • • Brandmeldeanlagen zur Detektion von Frühbranderkennung. Das Analyseverfahren erkennt, welches Material gerade brennt und unterstützt die individuelle Erfassung unterschiedlicher Brandarten.
  • • Gas-Alarm-Detektoren mit denen sich explizit erkennen und erfassen lässt, welches Gas genau in einer Umgebung vorhanden ist. Verschiedene Gase haben unterschiedliche Explosionsgrenzen. Konzentrationen, die bei einem Gas als unkritisch gelten, können in der gleichen Konzentration bei einem anderen Gas die Bildung eines explosiven Gemisches verursachen. Bei herkömmlichen Messmethoden können auch Reinigungsmittel wie Alkohol oder Lösungsmittel einen Falschalarm auslösen, wenn sie im gleichen Raum eingesetzt werden. Eine genauere Gasanalyse kann solche Fehlalarme verhindern.
  • • Analyse zur gezielten Vorbeugung größerer Schäden bei industriellen Anlagen. Hier lässt sich mithilfe der Sensorik gezielt nach bestimmten Stoffen suchen, die vor einem unmittelbarem Total-Crash ausgedünstet werden.
  • • Im Bereich `Weiße Ware´ werden die Gassensoren eingesetzt, um die Luftqualität zu erfassen. Hier treten häufig Schwierigkeiten in Bezug auf die Querempfindlichkeiten zur Luftfeuchtigkeit und Temperatur auf. Das Unitronic-Analyseverfahren wirkt diesem Problem ohne zusätzliche teure Sensoren zwecks Kompensation entgegen.
  • • Filteranlagenhersteller von industriellen Filteranlagen können davon profitieren, indem ganz gezielt die Gase hinter dem Filter analysiert werden, um den Durchbruch des Filters rechtzeitig zu erkennen.

Im Gefahrenfall erfordert jedes Gas eine spezielle Reaktion, damit der Schaden in Grenzen gehalten wird. So müssen bei einem Brand die Fenster fest geschlossen werden, um dem Feuer durch Sauerstoff keine zusätzliche Nahrung zu geben. Aus Gasleitungen austretendes Gas erfordert als Sofortmaßname dagegen, alle Fenster möglichst weit zu öffnen, um das ausströmende Gas zu neutralisieren. Für die Messung und Auswertung der jeweiligen Gase sorgen Gassensoren. Hierbei handelt es sich einerseits um leistungsfähige Bauelemente, die ihre Aufgaben schnell und sicher erfüllen. Gleichzeitig sind es aber auch extrem komplexe Komponenten. Oft erreichen diese erst durch aufwendigere Beschaltungen ihr wahres Leistungspotenzial. Bekannte Konzepte verwenden beispielsweise sogenannte Sensor-Arrays, die bei Messungen gleichzeitig eingesetzt werden. Dabei generiert jeder Sensor für alle Gase einen individuellen Messwert. Diese verschiedenen Messwerte erzeugen somit einen charakteristischen Gasabdruck für die jeweilige Gasart. Auf diese Weise entstehen einzigartige Muster für die unterschiedlichsten Gastypen. Ähnlich einer Fingerabdruckkartei lassen sich diese Werte in einer Bibliothek hinterlegen und bei Bedarf auf Übereinstimmung vergleichen. Der Nachteil an dieser physikalischen Array-Technologie: Die einzelnen Sensoren reagieren unterschiedlich auf Veränderungen der Luftfeuchtigkeit, Temperatur und Gaskonzentration sowie deren Langzeitdriftverhalten. Daraus resultieren nicht selten Verfälschungen, weshalb Sensor-Arrays häufig neu kalibriert werden müssen. Der Wartungsaufwand und die Kosten dafür sind hoch. Hinzu kommt noch ggf. der beachtliche Stromverbrauch dieser Mehrfachsensorsysteme.

UNITRONIC GmbH

Dieser Artikel erschien in GEBÄUDEDIGITAL 1 2018 - 06.02.18.
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