DE102017209474A1 - Method and device for measuring air quality - Google Patents

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Abstract

Offenbart ist ein Verfahren zum Messen einer Luftqualität mit mindestens einem Gassensor, wobei mindestens eine physikalische Größe einer Luft ermittelt wird, eine Änderung der mindestens einen physikalischen Größe der Luft bestimmt wird und basierend auf der bestimmten Änderung der mindestens einen physikalischen Größe der Gassensor in einen Betriebsmodus versetzt wird. Des Weiteren ist eine Vorrichtung zum Messen einer Luftqualität mit mindestens einem Gassensor offenbart.Disclosed is a method for measuring air quality with at least one gas sensor, wherein at least one physical quantity of air is determined, a change in the at least one physical size of the air is determined, and based on the determined change of the at least one physical size of the gas sensor in an operating mode is offset. Furthermore, an apparatus for measuring an air quality with at least one gas sensor is disclosed.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen einer Luftqualität mit mindestens einem Gassensor sowie eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.The invention relates to a method for measuring an air quality with at least one gas sensor and to an apparatus for carrying out the method.

Stand der TechnikState of the art

Messungen einer Luftqualität können beispielsweise durch Metalloxid-Gassensoren durchgeführt werden. Ein möglicher Ansatz zum Bestimmten einer Luftqualität liegt darin, die in der Luft enthaltenen flüchtigen organischen Verbindungen (volatile organic compounds, VOCs) zu detektieren. Je höher eine Konzentration der flüchtigen organischen Verbindungen in der Luft ist, desto schlechter ist die Luftqualität. Insbesondere in geschlossenen Räumen können sich flüchtigen organischen Verbindungen durch Exspiration anreichern und zu einer erhöhten Konzentration in der Raumluft führen. Um gesundheitsschädliche Auswirkungen auf Menschen zu vermeiden muss die Luftqualität überwacht werden.Air quality measurements can be made, for example, by metal oxide gas sensors. One possible approach to determining air quality is to detect volatile organic compounds (VOCs) in the air. The higher the concentration of volatile organic compounds in the air, the worse the air quality. In particular, in closed rooms, volatile organic compounds can accumulate by expiration and lead to an increased concentration in the indoor air. In order to avoid harmful effects on humans, air quality must be monitored.

Die Gassensoren zum Überwachen der Luftqualität bestehen üblicherweise aus einer dotierten Metalloxid-Schicht mit einer bekannten elektrischen Leitfähigkeit. Abhängig von der Konzentration flüchtiger organischer Verbindungen in einer dem Metalloxid benachbarten Atmosphäre, können die Gasmoleküle in die Metalloxidschicht diffundieren und die elektrische Leitfähigkeit beeinflussen. Dieser Effekt und damit auch eine Empfindlichkeit des Metalloxid-Gassensors sind von einer Temperatur der Metalloxidschicht abhängig. Derartige Sensoren müssen somit auf Temperaturen von 200-400°C erhitzt werden. Dies wird durch ein in den Gassensor integriertes elektrisches Heizelement realisiert. Durch die notwendigen hohen Betriebstemperaturen weisen Metalloxid-Gassensoren einen höheren Energieverbrauch auf. Hierdurch ist ein Einsatz derartiger Gassensoren bei batteriebetriebenen Anwendungen problematisch. Die zum Betrieb des Gassensors benötigte Energie kann durch eine gepulste Betriebsart reduziert werden. Hierdurch kann jedoch keine durchgehende Überwachung der Luftqualität gewährleistet werden.The gas sensors for monitoring the air quality usually consist of a doped metal oxide layer having a known electrical conductivity. Depending on the concentration of volatile organic compounds in an atmosphere adjacent to the metal oxide, the gas molecules may diffuse into the metal oxide layer and affect electrical conductivity. This effect and thus also a sensitivity of the metal oxide gas sensor are dependent on a temperature of the metal oxide layer. Such sensors must therefore be heated to temperatures of 200-400 ° C. This is realized by an integrated in the gas sensor electric heating element. Due to the necessary high operating temperatures, metal oxide gas sensors have a higher energy consumption. As a result, use of such gas sensors in battery-powered applications is problematic. The energy required to operate the gas sensor can be reduced by a pulsed mode. However, this does not ensure continuous monitoring of the air quality.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann darin gesehen werden, ein Verfahren zum lückenlosen Überwachen einer Luftqualität mit minimalem Energieverbrauch zu schaffen.The object underlying the invention can be seen to provide a method for seamless monitoring of air quality with minimal energy consumption.

Diese Aufgabe wird mittels des jeweiligen Gegenstands der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von jeweils abhängigen Unteransprüchen.This object is achieved by means of the subject matter of the independent claims. Advantageous embodiments of the invention are the subject of each dependent subclaims.

Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Messen einer Luftqualität mit einem Gassensors bereitgestellt. Es wird mindestens eine physikalische Größe einer Luft ermittelt und daraus eine Änderung der mindestens einen physikalischen Größe der Luft bestimmt. Basierend auf der bestimmten Änderung der mindestens einen physikalischen Größe wird anschließend der Gassensor in einen Betriebsmodus versetzt.According to one aspect of the invention, a method of measuring air quality with a gas sensor is provided. At least one physical variable of an air is determined and from this a change of the at least one physical quantity of the air is determined. Subsequently, based on the determined change in the at least one physical quantity, the gas sensor is placed in an operating mode.

Insbesondere in Bereichen, wo Menschen, beispielsweise durch Ausatmen, eine hauptsächliche Quelle an flüchtigen organischen Verbindungen sind, kann ein Gassensor zum Messen bzw. Detektieren einer Konzentration flüchtiger organischer Verbindungen eingesetzt werden. Die entsprechende Luft kann beispielsweise eine Raumluft eines Raumes oder eines Gebäudes sein. Vor allem in nicht belüfteten Räumen kann relativ schnell ein Anstieg einer Konzentration an flüchtigen organischen Verbindungen oder von Kohlenstoffdioxid erfolgen. Der Gassensor kann beispielsweise ein Metalloxid Gassensor mit einer gassensitiven beheizbaren Metalloxidschicht sein. Anhand der elektrischen Leitfähigkeit bzw. dem elektrischen Widerstand der beheizten Metalloxidschicht können Rückschlüsse auf eine Konzentration flüchtiger organischer Verbindungen und damit auch auf die Luftqualität gezogen werden. Aufgrund des hohen Energiebedarfs der Heizung des Gassensors bleibt der Gassensor inaktiv und wird bei Bedarf bzw. situationsabhängig aktiviert und zum Messen einer Luftqualität verwendet. Hierzu können insbesondere Änderungen der Luftqualität entscheidend sein. Damit möglichst wenig Energie durch den Gassensor verbraucht wird, überwacht mindestens ein zusätzlicher Sensor einen Zustand der Luft. Hierbei wird zumindest eine physikalische Größe der Luft überwacht. Der mindestens eine zusätzliche Sensor kann vorzugsweise ein passiver Sensor oder ein aktiver Sensor mit einem geringeren Energiebedarf sein. Beispielsweise kann sich in einem Raum mit Menschen eine Lufttemperatur oder eine Luftfeuchtigkeit ändern. Somit können indirekt oder direkt mit den flüchtigen organischen Verbindungen zusammenhängende physikalische Eigenschaften der Luft als Indikatoren dazu verwendet werden eine Aussage über einen Anstieg oder einen Abfall einer Konzentration flüchtiger organischer Verbindungen zu treffen. Bei einer Änderung einer physikalischen Größe der Luft, wie beispielsweise Temperatur, kann der Gassensor aktiviert bzw. in einen Betriebsmodus versetzt werden, in dem eine präzise Messung der Konzentration flüchtiger organischer Verbindungen möglich ist. Folglich wird davon ausgegangen, dass die Konzentration flüchtiger organischer Verbindungen solange konstant bleibt bis physikalische Änderungen der Luft erkannt werden. Anschließend kann der Gassensor während einer Dauer einer ermittelten Änderung oder über diese Dauer hinaus zum Korrigieren der Konzentration flüchtiger organischer Verbindungen genutzt werden. Wird ein Gleichgewicht mindestens einer physikalischen Größe der Luft festgestellt, kann erneut von einer konstant bleibenden Konzentration flüchtiger organischer Verbindungen ausgegangen werden, sodass der Gassensor erneut deaktiviert werden kann. Die Messungen des Gassensors können Informationen über die Luftqualität liefern und beispielsweise dazu verwendet werden Maßnahmen zu ergreifen. Beispielsweise können Fenster automatisch geöffnet oder Belüftungseinrichtungen eingeschaltet werden. Durch die Aktivierung des Gassensors bei Bedarf kann ein Energiebedarf derart minimiert werden, dass der Gassensor auch bei batteriebetriebenen Anwendungen die Luftqualität über einen längeren Zeitraum ermitteln bzw. überwachen kann.Particularly in areas where humans are a major source of volatile organic compounds, for example by exhalation, a gas sensor can be used to measure or detect a concentration of volatile organic compounds. The corresponding air can be, for example, a room air of a room or a building. Above all in non-ventilated rooms, a rise in a concentration of volatile organic compounds or of carbon dioxide can take place relatively quickly. The gas sensor can be, for example, a metal oxide gas sensor with a gas-sensitive heatable metal oxide layer. On the basis of the electrical conductivity or the electrical resistance of the heated metal oxide layer conclusions can be drawn on a concentration of volatile organic compounds and thus on the air quality. Due to the high energy requirement of the heating of the gas sensor, the gas sensor remains inactive and is activated as needed or situation-dependent and used to measure an air quality. In particular, changes in air quality may be decisive. In order for as little energy as possible to be consumed by the gas sensor, at least one additional sensor monitors a state of the air. In this case, at least one physical size of the air is monitored. The at least one additional sensor may preferably be a passive sensor or an active sensor with a lower energy requirement. For example, in a room with people, an air temperature or humidity may change. Thus, indirect or direct physical properties of the air associated with the volatile organic compounds can be used as indicators to make a statement about an increase or decrease in a concentration of volatile organic compounds. Upon a change in a physical quantity of the air, such as temperature, the gas sensor may be activated or placed in an operating mode in which a precise measurement of the concentration of volatile organic compounds is possible. Consequently, it is assumed that the concentration of volatile organic compounds remains constant until physical changes in the air are detected. Thereafter, the gas sensor may be for a duration of a determined change, or beyond this duration, to correct for the concentration of volatile organic Connections are used. If a balance of at least one physical size of the air is detected, it can again be assumed that a constant concentration of volatile organic compounds, so that the gas sensor can be deactivated again. The measurements of the gas sensor can provide information about the air quality and be used, for example, to take action. For example, windows can be opened automatically or ventilation devices can be switched on. By activating the gas sensor as needed, an energy requirement can be minimized such that the gas sensor can determine or monitor the air quality over a longer period of time even in battery-operated applications.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens detektiert der Gassensor in einem Betriebsmodus getaktet eine Konzentration flüchtiger organischer Verbindungen. Bei einem möglichen Betriebsmodus kann der Gassensor mit einer definierten Taktfrequenz Messungen der Konzentration durchführen. Hierbei kann der Gassensor eine festgelegte Zeitspanne vor einer Messung auf eine Betriebstemperatur aufgeheizt werden und anschließend während einer Aktivphase die Konzentration messen bevor die Messung unterbrochen und die Heizung deaktiviert wird. Hierdurch kann ebenfalls ein Energiebedarf des Gassensors reduziert werden.In one embodiment of the method, the gas sensor clocked in an operating mode detects a concentration of volatile organic compounds. In one possible mode of operation, the gas sensor may perform measurements of concentration at a defined clock rate. In this case, the gas sensor can be heated to an operating temperature for a predetermined period of time before a measurement and then measure the concentration during an active phase before the measurement is interrupted and the heating is deactivated. As a result, an energy requirement of the gas sensor can also be reduced.

Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird der Gassensor in einen Betriebsmodus mit einer von der bestimmten Änderung abhängigen Taktung zum Detektieren der Konzentration flüchtiger organischer Verbindungen versetzt. Je nach Betriebsmodus kann der Gassensor beispielsweise in einer Ruhephase bzw. in einem deaktivierten Zustand mit einer geringen Taktfrequenz vereinzelte Messungen durchführen. Wenn eine Änderung einer physikalischen Größe der Luft registriert wird, kann anschließend für die Dauer der Änderung die Taktfrequenz erhöht werden. Hierbei kann die Taktfrequenz beispielsweise bei kleinen Änderungen physikalischer Größen geringfügig erhöht und bei größeren Änderungen stärker erhöht werden. Bei größeren Änderungen physikalischer Größen der Luft kann der Gassensor für eine definierte Zeitdauer auch kontinuierlich aktiviert sein, um möglichst präzise einen Verlauf der Konzentration flüchtiger organischer Verbindungen ermitteln zu können. Hierdurch kann situationsabhängig eine Taktfrequenz des Gassensors eingestellt werden. Der Gassensor ist somit trotz minimalem Energiebedarf dynamisch und präzise betreibbar.According to a further embodiment of the method, the gas sensor is placed in an operating mode with a specific change depending on the timing for detecting the concentration of volatile organic compounds. Depending on the operating mode, the gas sensor can perform isolated measurements with a low clock frequency, for example in a rest phase or in a deactivated state. If a change in a physical quantity of the air is registered, the clock frequency can then be increased for the duration of the change. In this case, the clock frequency can be slightly increased, for example, for small changes in physical quantities and increased more for larger changes. For larger changes in physical parameters of the air, the gas sensor for a defined period of time may also be activated continuously in order to determine as precisely as possible a course of the concentration of volatile organic compounds can. As a result, depending on the situation, a clock frequency of the gas sensor can be set. The gas sensor is thus dynamic and precise operable despite minimal energy consumption.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens detektiert der Gassensor in einem Betriebsmodus kontinuierlich die Konzentration flüchtiger organischer Verbindungen. Dies kann insbesondere bei starken Schwankungen oder unerwartet starken Änderungen von physikalischen Größen der Luft vorteilhaft sein, da während einer kontinuierlichen Messung eine lückenlose Überwachung der Luftqualität möglich ist. Der kontinuierliche Betriebsmodus kann hierbei zeitlich begrenzt sein oder abhängig von mindestens einer physikalischen Größe der Luft erneut deaktivierbar sein.According to a further embodiment of the method, the gas sensor continuously detects the concentration of volatile organic compounds in an operating mode. This can be advantageous in particular in the case of strong fluctuations or unexpectedly strong changes in the physical quantities of the air, since complete monitoring of the air quality is possible during a continuous measurement. The continuous mode of operation may be limited in time or be deactivated again depending on at least one physical size of the air.

Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird der Gassensor in einem Betriebsmodus deaktiviert. Vorzugsweise kann der Gassensor bei Nichtgebrauch deaktiviert werden. Insbesondere in Phasen, in denen keine Änderungen registriert werden bzw. ein Gleichgewicht der physikalischen Größen der Luft durch mindestens einen zusätzlichen Sensor ermittelt werden kann, ist es möglich den Gassensor vollständig von einer Energieversorgung zu entkoppeln.According to a further embodiment of the method, the gas sensor is deactivated in an operating mode. Preferably, the gas sensor can be deactivated when not in use. In particular, in phases in which no changes are registered or a balance of the physical quantities of the air can be determined by at least one additional sensor, it is possible to completely decouple the gas sensor from a power supply.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird als physikalische Größe der Luft eine Lufttemperatur und/oder eine Luftfeuchtigkeit und/oder Luftdruck verwendet. Insbesondere in geschlossenen Räumen kann beispielsweise eine Raumtemperatur bzw. Lufttemperatur steigen sobald sich Menschen in den Räumen befinden. Des Weiteren steigt durch die Atmung der Menschen in Räumen die relative Luftfeuchtigkeit. Derartige Änderungen der Luft deuten auf einen erhöhten oder einen steigenden Anteil an ausgeatmeter feuchter und warmer Luft hin. Mit steigendem Anteil an ausgeatmeter bzw. verbrauchter Luft in einem Raum steigt auch die Konzentration flüchtiger organischer Verbindungen. Die physikalischen Größen können als Indikatoren bzw. als Auslöser zum aktivieren des Gassensors verwendet werden.According to a further embodiment of the method, an air temperature and / or a humidity and / or air pressure is used as the physical size of the air. In particular, in closed rooms, for example, a room temperature or air temperature rise as soon as people are in the rooms. Furthermore, the respiration of people in rooms increases the relative humidity. Such changes in air indicate an increased or an increased level of exhaled moist and warm air. As the proportion of expired or spent air in a room increases, so does the concentration of volatile organic compounds. The physical quantities can be used as indicators or as a trigger for activating the gas sensor.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens zum Messen einer Luftqualität bereitgestellt. Die Vorrichtung weist mindestens einen Sensor zum Messen einer physikalischen Größe einer Luft und mindestens einen Gassensor zum getakteten Messen einer Konzentration flüchtiger organischer Verbindungen auf. Eine Steuereinheit ist mit dem mindestens einen Sensor und mit dem mindestens einen Gassensor verbunden. Die Steuereinheit dient zum Regeln und Steuern des mindestens einen Gassensors und zum Auswerten des mindestens einen Sensors zum Messen einer physikalischen Größe der Luft. Erfindungsgemäß ist durch die Steuereinheit mindestens eine Änderung mindestens einer physikalischen Größe der Luft ermittelbar und abhängig von der ermittelten Änderung eine Taktung des Gassensors einstellbarAccording to a further aspect of the invention, an apparatus for carrying out the method for measuring an air quality is provided. The device comprises at least one sensor for measuring a physical quantity of air and at least one gas sensor for clocked measuring a concentration of volatile organic compounds. A control unit is connected to the at least one sensor and to the at least one gas sensor. The control unit is used for controlling and controlling the at least one gas sensor and for evaluating the at least one sensor for measuring a physical quantity of the air. According to the invention, at least one change of at least one physical quantity of the air can be determined by the control unit and, depending on the determined change, a clocking of the gas sensor can be set

Durch die Steuereinheit kann der mindestens eine Gassensor situationsabhängig oder bei Bedarf aktiviert werden. Insbesondere kann der Gassensor bei einer festgestellten Änderung mindestens einer physikalischen Größe der Luft aktiviert werden. Vorzugsweise wird der Gassensor getaktet betrieben. Je höher hierbei eine Taktfrequenz ist, desto genauer kann ein Konzentrationsverlauf flüchtiger organischer Verbindungen gemessen werden. Aus den entsprechenden präziseren Messwerten kann schließlich eine genauere Analyse der Luftqualität durchgeführt werden. Aufgrund eines höheren Energiebedarfs des Gassensors bei höheren Taktfrequenzen kann durch eine situationsabhängige Variation der Taktfrequenz der Energieverbrauch des Gassensors minimiert werden. Die Vorrichtung bleibt trotz des minimierten Energieverbrauchs dynamisch und in relevanten Situationen präzise. Eine derartige Vorrichtung kann auch batteriebetrieben und stationär oder mobil ausgeführt sein. Die Feststellung einer Änderung einer physikalischen Größe der Luft kann vorzugsweise mit Hilfe mindestens eines Grenzwertes erfolgen, sodass leichte Schwankungen und Messunsicherheiten der Sensoren nicht bei der Ansteuerung des Gassensors berücksichtigt werden.By the control unit, the at least one gas sensor can be activated depending on the situation or as needed. In particular, the gas sensor be activated at a detected change of at least one physical size of the air. Preferably, the gas sensor is operated clocked. The higher a clock frequency, the more accurately a concentration curve of volatile organic compounds can be measured. Finally, a more accurate air quality analysis can be made from the more accurate measurements. Due to a higher energy requirement of the gas sensor at higher clock frequencies can be minimized by a situation-dependent variation of the clock frequency of the energy consumption of the gas sensor. The device remains dynamic despite the minimized energy consumption and precise in relevant situations. Such a device can also be battery operated and stationary or mobile. The determination of a change in a physical quantity of the air can preferably take place with the aid of at least one limit value, so that slight fluctuations and measurement uncertainties of the sensors are not taken into account in the activation of the gas sensor.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist die mindestens eine physikalische Größe der Luft eine Lufttemperatur und/oder eine Luftfeuchtigkeit und/oder Luftdruck. Durch die Luftfeuchtigkeit, den Luftdruck und eine Lufttemperatur kann eine Situation innerhalb eines Raumes oder eines Gebäudes im Vorfeld analysiert und bei Bedarf eine Untersuchung der Luftqualität durch den mindestens einen Gassensor initiiert werden. Hierdurch kann energiesparend abgeschätzt werden, ob eine Messung durch einen Gassensor notwendig ist.According to one exemplary embodiment of the device, the at least one physical variable of the air is an air temperature and / or an air humidity and / or air pressure. By means of the humidity, the air pressure and an air temperature, a situation within a room or a building can be analyzed in advance and if necessary an investigation of the air quality by the at least one gas sensor can be initiated. As a result, it can be estimated in an energy-saving manner whether a measurement by a gas sensor is necessary.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist durch die Steuereinheit abhängig von der Änderung der mindestens einen physikalischen Größe der Luft die Taktung des Gassensors erhöhbar. Bei einer starken Änderung einer physikalischen Größe, wie beispielsweise bei einem Anstieg der Temperatur oder der Luftfeuchtigkeit, kann geschlussfolgert werden, dass auch ein Anteil an flüchtigen organischen Verbindungen in der Luft schnell ansteigt. Für eine präzise Messung der Konzentration kann die Taktfrequenz des Gassensors erhöht werden. Es kann in manchen Situationen vorteilhaft sein die Taktfrequenz derart zu erhöhen, dass der Gassensor zumindest für eine definierte Zeitdauer kontinuierlich Messungen der Konzentration flüchtiger organischer Verbindungen durchführt.According to a further exemplary embodiment of the device, the timing of the gas sensor can be increased by the control unit as a function of the change in the at least one physical variable of the air. With a large change in a physical quantity, such as an increase in temperature or humidity, it can be concluded that also a proportion of volatile organic compounds in the air rises rapidly. For a precise measurement of the concentration, the clock frequency of the gas sensor can be increased. It may be advantageous in some situations to increase the clock frequency such that the gas sensor continuously performs measurements of the concentration of volatile organic compounds for at least a defined period of time.

Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist durch die Steuereinheit abhängig von der Änderung der mindestens einen physikalischen Größe der Luft die Taktung des Gassensors verringerbar. Insbesondere nach Phasen mit einer registrierten Änderung mindestens einer physikalischen Größe der Luft kann sich ein Gleichgewicht einstellen, sodass keine Änderung mehr feststellbar ist. Es ist daher nicht mehr notwendig den Gassensor weiterhin mit einem erhöhten Energieverbrauch zu betreiben. Zum Minimieren des Energieverbrauchs kann die Taktfrequenz des Gassensors reduziert werden. Die Taktfrequenz kann dabei auch bis zu einem vollständigen Deaktivieren des Gassensors reduziert werden. Ein Verringern der Taktfrequenz des Gassensors kann beispielsweise direkt nach einem Einstellen eines Gleichgewichtes der physikalischen Größen oder nach einer definierten Nachlaufzeit erfolgen.According to a further exemplary embodiment of the device, the timing of the gas sensor can be reduced by the control unit as a function of the change in the at least one physical variable of the air. In particular, after phases with a registered change of at least one physical size of the air, an equilibrium can be established, so that no change can be detected. It is therefore no longer necessary to continue to operate the gas sensor with an increased energy consumption. To minimize the power consumption, the clock frequency of the gas sensor can be reduced. The clock frequency can also be reduced to a complete deactivation of the gas sensor. A reduction of the clock frequency of the gas sensor can for example be done directly after setting a balance of the physical quantities or after a defined follow-up time.

Im Folgenden werden anhand von stark vereinfachten schematischen Darstellungen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Hierbei zeigen

  • 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel und
  • 2 eine schematische Darstellung eines Verfahrens gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
In the following, preferred exemplary embodiments of the invention are explained in greater detail on the basis of greatly simplified schematic representations. Show here
  • 1 a schematic representation of a device according to a first embodiment and
  • 2 a schematic representation of a method according to a first embodiment.

In den Figuren weisen dieselben konstruktiven Elemente jeweils dieselben Bezugsziffern auf.In the figures, the same constructive elements each have the same reference numerals.

In der 1 ist schematische Darstellung einer Vorrichtung 1 zum Messen einer Luftqualität gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel gezeigt. Die Vorrichtung 1 weist einen Gassensor 2 zum Messen einer Konzentration flüchtiger organischer Verbindungen auf. Der Gassensor 2 ist hier ein Metalloxid Gassensor 2 mit einer internen Heizung zum Aufheizen einer gassensitiven Metalloxidschicht auf eine Betriebstemperatur. Der Gassensor 2 ist mit einer Steuereinheit 4 elektrisch verbunden.In the 1 is schematic representation of a device 1 for measuring air quality according to a first embodiment. The device 1 has a gas sensor 2 for measuring a concentration of volatile organic compounds. The gas sensor 2 Here is a metal oxide gas sensor 2 with an internal heater for heating a gas-sensitive metal oxide layer to an operating temperature. The gas sensor 2 is with a control unit 4 electrically connected.

Die Steuereinheit 4 versorgt den Gassensor 2 mit elektrischer Energie und kann eine elektrische Leitfähigkeit der gassensitiven Metalloxidschicht des Gassensors 2 messen und in eine Konzentration flüchtiger organischer Verbindungen in einer Luft umrechnen. Die zum Betrieb der Steuereinheit 4 und des Gassensors 2 notwendige elektrische Energie wird von einer Batterie 6 bereitgestellt.The control unit 4 supplies the gas sensor 2 with electrical energy and may be an electrical conductivity of the gas-sensitive metal oxide layer of the gas sensor 2 measure and convert into a concentration of volatile organic compounds in air. The operation of the control unit 4 and the gas sensor 2 necessary electrical energy is supplied by a battery 6 provided.

Die Batterie 6 ist gemäß dem Ausführungsbeispiel ein Lithium-Ionen-Akkumulator und ist aufladbar ausgeführt. Des Weiteren sind drei Sensoren 8, 10, 12 zum Messen von physikalischen Größen einer die Vorrichtung 1 umgebenden Luft vorgesehen.The battery 6 is according to the embodiment, a lithium-ion battery and is designed to be rechargeable. Furthermore, there are three sensors 8th . 10 . 12 for measuring physical quantities of a device 1 provided surrounding air.

Die Sensoren 8, 10, 12 sind hier ein Temperatursensor 8, ein Drucksensor 10 und ein Luftfeuchtigkeitssensor 12. Die Sensoren 8, 10, 12 sind mit der Steuereinheit 4 verbunden und können von der Steuereinheit 4 ausgewertet werden. Der Temperatursensor 8 ist beispielsweise ein Widerstandsthermometer. Der Temperatursensor 8 kann auch in Form eines Thermoelementes ausgeführt sein. Der Drucksensor 10 ist ein piezoresistiver Drucksensor. Der Luftfeuchtigkeitssensor 12 ist ein elektronisches kapazitatives Hygrometer.The sensors 8th . 10 . 12 here are a temperature sensor 8th , a pressure sensor 10 and a humidity sensor 12 , The sensors 8th . 10 . 12 are with the control unit 4 connected and can from the control unit 4 be evaluated. The temperature sensor 8th is for example a resistance thermometer. The temperature sensor 8th can also be designed in the form of a thermocouple. The pressure sensor 10 is a piezoresistive pressure sensor. The humidity sensor 12 is an electronic capacitive hygrometer.

Anhand der durch die Sensoren 8, 10, 12 ermittelten Messwerte registriert die Steuereinheit 4 Änderungen eines Luftzustandes bzw. von physikalischen Größen der Luft. Gemäß dem Ausführungsbeispiel kann der Gassensor 2 in einem Grundzustand stromlos und damit deaktiviert sein. Wird anhand der Messwerte der Sensoren 8, 10, 12 durch die Steuereinheit 4 eine Änderung festgestellt, aktiviert die Steuereinheit 4 den Gassensor 2 durch ein sofortiges Aufheizen der Metalloxidschicht des Gassensors 2 und dem anschließenden Messen der Konzentration flüchtiger organischer Verbindungen. Abhängig von einem Grand der festgestellten Änderung des Zustandes der Luft kann eine Aufheizphase bzw. eine Inbetriebnahme des Gassensors 2 mit einer höheren oder geringeren Stromzufuhr erfolgen und damit eine Bereitschaft des Gassensors 2 beschleunigt werden.Look through the sensors 8th . 10 . 12 The measured values registered are registered by the control unit 4 Changes in an air condition or physical quantities of the air. According to the embodiment, the gas sensor 2 in a ground state de-energized and thus deactivated. Is based on the measured values of the sensors 8th . 10 . 12 through the control unit 4 a change detected activates the control unit 4 the gas sensor 2 by an immediate heating of the metal oxide layer of the gas sensor 2 and then measuring the concentration of volatile organic compounds. Depending on a grand of the detected change in the state of the air, a heating phase or a commissioning of the gas sensor 2 with a higher or lower power supply and thus a readiness of the gas sensor 2 be accelerated.

Die Steuereinheit 4 kann weitere Anschlüsse zu Aktuatoren oder anderen Steuereinheit aufweisen. Insbesondere können somit bei einer Verschlechterung der Luftqualität Gegenmaßnahmen ergriffen werden. Beispielsweise können Fenster automatisiert geöffnet oder geschlossen werden. Weitere Sensoren, wie beispielsweise Regensensoren können hier zusätzliche Kriterien zum Durchführen der Gegenmaßnahmen darstellen.The control unit 4 may have further connections to actuators or other control unit. In particular, countermeasures can thus be taken with a deterioration of the air quality. For example, windows can be opened or closed automatically. Additional sensors, such as rain sensors, may be additional criteria for performing the countermeasures.

Die 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens 14 zum Messen einer Luftqualität mit mindestens einem Gassensor 2 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Es wird in einem ersten Schritt mindestens eine physikalische Größe der Luft gemessen und überwacht 15.The 2 shows a schematic representation of a method 14 for measuring an air quality with at least one gas sensor 2 according to a first embodiment. In a first step, at least one physical quantity of the air is measured and monitored 15 ,

Wird eine Änderung einer physikalischen Größe der Luft festgestellt, kann abhängig von einem Grad der Änderung der Gassensor 2 aktiviert 16 oder eine Taktfrequenz des Gassensors 2 erhöht werden. Solange eine Änderung des Zustandes der Luft andauert bleibt der Gassensor 2 aktiv und misst eine Konzentration flüchtiger organischer Verbindungen. Insbesondere misst der Gassensor 2 eine Änderung der Konzentration flüchtiger organischer Verbindungen. Wird ein Gleichgewicht oder ein Abflachen der Änderung des Zustandes der Luft registriert, wird der Gassensor 2 in einem nächsten Schritt deaktiviert 17 oder eine Taktfrequenz verringert.If a change in a physical quantity of the air is detected, the gas sensor may be dependent on a degree of change 2 activated 16 or a clock frequency of the gas sensor 2 increase. As long as a change in the state of the air persists, the gas sensor 2 active and measures a concentration of volatile organic compounds. In particular, the gas sensor measures 2 a change in the concentration of volatile organic compounds. When a balance or flattening of the change of the state of the air is registered, the gas sensor becomes 2 deactivated in a next step 17 or decreases a clock frequency.

Anschließend wird erneut gemäß dem ersten Schritt 15 die relevanten physikalischen Größen der lokalen Luftumgebung bzw. einer Raumluft auf mögliche Änderungen hin überwacht.Subsequently, it is again according to the first step 15 monitors the relevant physical quantities of the local air environment or room air for possible changes.

Claims (10)

Verfahren (14) zum Messen einer Luftqualität mit mindestens einem Gassensor (2), wobei - mindestens eine physikalische Größe einer Luft ermittelt wird (15), - eine Änderung der mindestens einen physikalischen Größe der Luft bestimmt wird und - basierend auf der bestimmten Änderung der mindestens einen physikalischen Größe der Gassensor (2) in einen Betriebsmodus versetzt wird (16, 17).Method (14) for measuring an air quality with at least one gas sensor (2), wherein at least one physical variable of an air is determined (15), a change in the at least one physical quantity of the air is determined and - Is set based on the specific change of at least one physical quantity of the gas sensor (2) in an operating mode (16, 17). Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Gassensor (2) in einem Betriebsmodus (16, 17) getaktet eine Konzentration flüchtiger organischer Verbindungen detektiert.Method according to Claim 1 wherein the gas sensor (2) clocked in an operating mode (16, 17) detects a concentration of volatile organic compounds. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Gassensor (2) in einen Betriebsmodus (16, 17) mit einer von der bestimmten Änderung abhängigen Taktung zum Detektieren der Konzentration flüchtiger organischer Verbindungen versetzt wird.Method according to Claim 1 or 2 in that the gas sensor (2) is placed in an operating mode (16, 17) with a specific change-dependent timing for detecting the concentration of volatile organic compounds. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Gassensor (2) in einem Betriebsmodus (16) kontinuierlich die Konzentration flüchtiger organischer Verbindungen detektiert.Method according to one of Claims 1 to 3 wherein the gas sensor (2) in an operating mode (16) continuously detects the concentration of volatile organic compounds. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Gassensor (2) in einem Betriebsmodus (17) deaktiviert wird.Method according to one of Claims 1 to 4 in which the gas sensor (2) is deactivated in an operating mode (17). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei als physikalische Größe der Luft eine Lufttemperatur und/oder eine Luftfeuchtigkeit und/oder Luftdruck verwendet wird.Method according to one of Claims 1 to 5 , wherein the physical size of the air is an air temperature and / or a humidity and / or air pressure is used. Vorrichtung (1) zum Durchführen des Verfahrens (14) zum Messen einer Luftqualität nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweisend, - mindestens einen Sensor (8, 10, 12) zum Messen einer physikalischen Größe einer Luft, - mindestens einen Gassensor (2) zum getakteten Messen einer Konzentration flüchtiger organischer Verbindungen und - eine Steuereinheit (4) zum Steuern des mindestens einen Gassensors (2) und zum Auswerten des mindestens einen Sensors (8, 10, 12) zum Messen einer physikalischen Größe der Luft, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Steuereinheit (4) mindestens eine Änderung mindestens einer physikalischen Größe der Luft ermittelbar und abhängig von der ermittelten Änderung eine Taktung des Gassensors (2) einstellbar ist.Device (1) for carrying out the method (14) for measuring an air quality according to one of the preceding claims comprising, - at least one sensor (8, 10, 12) for measuring a physical quantity of air, - at least one gas sensor (2) to the clocked Measuring a concentration of volatile organic compounds and - a control unit (4) for controlling the at least one gas sensor (2) and for evaluating the at least one sensor (8, 10, 12) for measuring a physical size of the air, characterized in that Control unit (4) at least one change of at least one physical size of the air can be determined and depending on the determined change a timing of the gas sensor (2) is adjustable. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die mindestens eine physikalische Größe der Luft eine Lufttemperatur und/oder eine Luftfeuchtigkeit und/oder Luftdruck ist.Device after Claim 7 wherein the at least one physical quantity of the air is an air temperature and / or a humidity and / or air pressure. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei durch die Steuereinheit (4) abhängig von der Änderung der mindestens einen physikalischen Größe der Luft die Taktung des Gassensors (2) erhöhbar ist. Device after Claim 7 or 8th , wherein the clocking of the gas sensor (2) can be increased by the control unit (4) as a function of the change in the at least one physical variable of the air. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei durch die Steuereinheit (4) abhängig von der Änderung der mindestens einen physikalischen Größe der Luft die Taktung des Gassensors (2) verringerbar ist.Device according to one of Claims 7 to 9 , wherein the clocking of the gas sensor (2) can be reduced by the control unit (4) as a function of the change in the at least one physical variable of the air.
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