Unitronic
Gas-Erkennung ohne aufwendige Kalibrierung
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Virtuelles Gassensor-Array
Das zweite Highlight bei Unitronic ist das virtuelle Gassensor-Array VGSA, eine »künstliche Nase«, die mit nur einem einzigen herkömmlichen Metalloxidsensor eine Vielzahl organischer und anorganischer Verbindungen, Brenngase und komplexe Gemische wie Zigarettenrauch erkennt.
Herkömmliche Sensor-Arrays basieren auf mehreren verschiedenen Gassensoren, die alle auf ihre eigene Weise auf das angebotene Gas reagieren und einen Messwert liefern. Diese individuellen Messwerte liefern für jede Gasart einen charakteristischen Fingerabdruck, der dem Modul in einem Teach-In-Prozess beigebracht wird und später die Erkennung ermöglicht. Die Nachteile solcher Multi-Sensor-Arrays sind, dass alle Sensoren unterschiedlich auf Luftfeuchtigkeit reagieren, ein unterschiedliches Langzeit-Driftverhalten aufweisen und zudem teilweise einen Memory-Effekt gegenüber Gasen zeigen. Dadurch ist häufig eine aufwendige erneute Nachkalibrierung des gesamten Arrays erforderlich.
Alle diese Einschränkungen fallen bei Unitronics virtuellem Gassensor-Array weg. Hier erfolgt die Unterscheidung und Auswertung der verschiedenen Gase mittels eines einzigen Miniatur-Gassensors auf Basis eines oxidischen Halbleiters und eines speziellen, auf neuen Algorithmen und ausgeklügelter Elektronik basierenden Auswertungsverfahrens.
Die gewonnenen Sensorparameter enthalten komplexe gastypische, langzeitstabile Muster und stellen so eine Art Fingerabdruck für jedes Gas dar. Diese Technologie erzeugt mit Hilfe des einzelnen Halbleitersensors mehrere einzelne Sensorsignale und entspricht so quasi einem virtuellen Sensor-Array. Dabei wird die Gasart anhand der gasinduzierten Verzerrung periodischer Temperatursprünge ermittelt.
Halbleitersensoren haben die Eigenschaft, bei verschiedenen Temperaturen unterschiedlich empfindlich auf Gase zu reagieren. Zu jedem Gas gibt es eine optimale Temperatur des Sensors, was von der künstlichen Nase durch eine intelligente Temperierung ausgenutzt wird. Weil die künstliche Nase nicht wie sonst üblich nur den ohmschen Widerstand eines Sensors, sondern die durch das Zielgas hervorgerufene elektronische Ladungsverschiebung auswertet, ist das errechnete Signal frei von Einflüssen aus Luftfeuchte, Drift des Absolutwertes und Memory-Effekten.
Eduard Schäfer sieht in dem Sensormodul USM-VOC und dem virtuellen Gassensor-Array VGSA eine reelle Chance, die Gassensorik erstmals einem breiteren Anwenderkreis zu erschließen. »Ich denke, dass sich die drastische Reduzierung des Kalibrierungsaufwandes als wichtiger Meilenstein für die Gassensorik erweisen wird.«
Halle 12, Stand 638, www.unitronic.de
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