DE19713367C1 - Meßkopf für eine Gasmeßvorrichtung mit verteilten Meßköpfen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Meßkopf für eine Gasmeßvorrichtung mit verteilten Meßköpfen, an welche jeweils ein oder mehrere Gassensoren anschließbar sind und die dazu ausgestaltet sind, mit einer zentralen Auswerteeinheit bidirektional zu kommunizie­ ren.

Derartige Meßköpfe und Gasmeßvorrichtungen werden in den Berei­ chen der chemischen Industrie, Labors, gasbetriebenen Anlagen, Ölbohrstationen etc. als Überwachungs- oder Alarmeinrichtungen eingesetzt. Eine Gasmeßvorrichtung der genannten Art ist zum Beispiel aus der DE 38 19 128 C2 bekannt. Die Gasmeßvorrichtung weist eine Mehrzahl von Meßköpfen auf, die in dem zu überwachen­ den Gebiet an verteilten Positionen aufstellbar sind und mit einer zentralen Auswerteeinheit über elektrische Leitungen ver­ bunden sind. Die die Meßköpfe mit der zentralen Auswerteeinheit verbindende Leitung ist als Zweidrahtleitung ausgeführt. Die Vorrichtung ist so ausgestaltet, daß über die Zweidrahtleitungen einerseits eine bidirektionale, digitale Kommunikation entspre­ chend einem an sich bekannten Mehrpartnerverfahren durchführbar ist, um allen Datenaustausch zwischen Auswerteeinheit und Meß­ köpfen zu ermöglichen, und andererseits auch die Stromversorgung der Meßköpfe über die Zweidrahtleitungen durchgeführt wird. Obwohl somit nur eine Zweidrahtleitung zur Verbindung von Meß­ köpfen mit der zentralen Auswerteeinheit benötigt wird, ist der Installationsaufwand für eine solche Gasmeßvorrichtung immer noch erheblich, insbesondere wenn eine Vielzahl von Meßköpfen verstreut über ein Überwachungsgebiet zu installieren und mit Leitungen zu verbinden sind. Dieser relativ hohe Installations­ aufwand ist insbesondere nachteilig, wenn es erwünscht ist, einzelne Meßköpfe einfach versetzen zu können.

Aus der DE 24 44 925 A1 geht eine drahtgebundene Einrichtung für die Fernübertragung und Registrierung der von einem Kreiszeiger-Meßkopf ermittelten Meßwerte hervor, wobei die Zeigerwelle des Meßkopfes mit dem Geber einer elektrischen Verbindung gekoppelt ist, deren Empfänger in Abhängigkeit von dem durch die Drehung des Gebers erzeugten Fehlersignal nachstellbar ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Meßkopf für eine Gasmeßvorrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß die Gasmeßvorrichtung einfach zu installieren ist und der Meßkopf ohne Montageaufwand versetzbar sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 in Verbindung mit dessen Oberbegriff. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen aufgeführt.

Erfindungsgemäß ist der Meßkopf als autarke Einheit ausgestal­ tet, die ohne Leitungsverbindungen mit der zentralen Auswerte­ einheit kommunizieren kann und mit elektrischer Energie versorgt wird. Dazu ist der Meßkopf mit einer Sende- und Empfangseinrich­ tung zur drahtlosen Kommunikation mit der zentralen Aus­ werteeinheit, die mit einer entsprechenden Sende- und Empfangs­ einrichtung zur Kommunikation mit den Meßköpfen ausgerüstet ist, und mit einem Akkumulator zur Speicherung elektrischer Energie versehen, der den Meßkopf mit Strom versorgt.

Durch diese Gestaltung wird der Montageaufwand minimiert, da die einzelnen Meßköpfe an den gewünschten Positionen einfach aufge­ stellt werden können, ohne daß irgendeine Verkabelung notwendig ist. Das Versetzen einzelner Meßköpfe ist entsprechend mit mini­ malem Aufwand möglich.

Die Akkumulatoren zur Energieversorgung können so ausgebildet werden, daß sie eine ausreichend lange Betriebsdauer des Meßkop­ fes gewährleisten, bis sie ausgetauscht oder wieder aufgeladen werden müssen. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist jeder Meßkopf mit Solarzellen und einer Ladeschaltung für den Akkumu­ lator versehen, die dazu ausgebildet ist, den Akkumulator ge­ speist durch die Solarzellenspannung aufzuladen, wenn die Solar­ zellen eine genügende Spannung liefern. In dieser Ausführungs­ form ist es möglich, die Serviceintervalle, zu denen die Akkumu­ latoren der Meßköpfe ausgetauscht oder wieder aufgeladen werden müßten, wesentlich auszudehnen und in günstigen Fällen ganz auf einen Austausch oder externes Wiederaufladen der Akkumulatoren zu verzichten. Letzteres setzt voraus, daß die Solarzellen an dem Meßkopf an dem gewünschten Meßplatz in einen zumindest zeit­ weise beleuchteten Bereich gebracht werden können.

In einer vorteilhaften Ausführungsform kann der Meßkopf dadurch flexibler gemacht werden, daß die Solarzellen von dem Meßkopf abnehmbar und mit Verbindungskabeln mit dem Meßkopf elektrisch verbindbar sind, so daß sie räumlich von dem Meßkopf getrennt in einem beleuchtungsmäßig günstigen Bereich installierbar sind.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Meßkopf mit einer Prozessoreinheit zur Verarbeitung der von dem/den Sensoren ge­ lieferten Signalen und zur Steuerung der Sende- und Empfangs­ einrichtung zur Übertragung der Sensordaten zur Auswerteeinheit versehen. Die Verarbeitung der Sensorsignale in der Prozesso­ reinheit kann bereits eine Kalibrierung und gegebenenfalls Umrech­ nungen der Signale in die gewünschten Meßwerte umfassen. Da­ durch ist es möglich, an dem Meßkopf eine Anzeigeeinheit vor­ zusehen, an der die von dem/den Sensoren gelieferten Signale bereits umgerechnet in die gewünschten Meßwerte angezeigt werden können.

Die Sende- und Empfangseinrichtungen können als an sich bekannte Funkeinrichtungen ausgebildet sein, an die Steuerschaltungen angeschlossen sind, um eine bidirektionale Kommunikation nach einem Mehrpartnerverfahren zwischen den Meßköpfen und der zen­ tralen Auswerteeinheit zu ermöglichen. Solche bidirektionalen Kommunikationsverfahren und Funkeinrichtungen sind an sich be­ kannt, und es wird darauf im folgenden nicht näher eingegangen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbei­ spiels in der Zeichnung beschrieben, wobei in Fig. 1 ein ein­ zelner Meßkopf für eine Gasmeßvorrichtung gezeigt ist.

Der in Fig. 1 dargestellte Meßkopf 1 weist ein Gehäuse 2 mit einem Anschluß 4 zum Aufstecken eines Gassensors (nicht gezeigt) auf. Der Gassensor liefert elektrische Meßsignale, die über den Anschluß 4 an eine Prozessoreinheit in dem Meßkopf 1 weiterge­ leitet werden. Der Gassensor kann z. B. ein elektrochemischer oder auch ein optischer Gassensor sein. In der Prozessoreinheit wird eine Kalibration und Auswertung der Meßsignale des Gassen­ sors vorgenommen, so daß bereits lokal in dem Meßkopf 1 die ge­ wünschte Meßgröße zur Verfügung steht. Der umgerechnete Meßwert kann dann bereits an einer Anzeige 6 an dem Meßkopf 1 angezeigt werden.

Weiterhin werden die in der Prozessoreinheit verarbeiteten Gas­ sensorsignale über eine Sende- und Empfangseinrichtung des Meß­ kopfes 1 zu einer zentralen Auswerteeinheit (nicht gezeigt) drahtlos weitergeleitet, indem die gewünschten Daten zu der zentralen Auswerteeinheit gefunkt werden. Die zentrale Auswerte­ einheit wiederum kann mit ihrer Sende- und Empfangseinrichtung die einzelnen Meßköpfe ansteuern und Daten und Befehle zu den Prozessoreinheiten senden, um bestimmte Kalibrationen oder Tests an den einzelnen Gassensoren durchzuführen.

Die einzelnen Gassensoren sind vorteilhaft mit jeweils einem eingebauten Speicher versehen, in dem sensorspezifische Daten fest einprogrammiert sind. Solche Daten können z. B. die von dem Gassensor nachgewiesene Gasart, Meßbereiche, Kalibrationskon­ stanten oder Kalibrationskurven, etc. umfassen. Dies ermöglicht den Austausch von Gassensoren an einem Meßkopf 1, wobei die Pro­ zessoreinheit in dem Meßkopf 1 mit Hilfe der aus dem Speicher des Gassensors empfangenen sensorspezifischen Daten, eine lokale Verarbeitung der Gassensorsignale und eine Anzeige des Ergebnis­ ses vornehmen kann, auch wenn ein anderer Gassensor aufgesteckt wird. Ferner werden die sensorspezifischen Daten auch zur Wei­ terleitung der Information bezüglich des spezifischen Gassensors zur der Auswerteeinheit verwendet.

Am Gehäuse 2 des Meßkopfes 1 befinden sich ferner Bedienungs­ knöpfe 5, die es erlauben, an Ort und Stelle Eingaben in die Prozessoreinheit des Meßkopfes 1 vorzunehmen, um deren Betriebs­ weise, die Anzeigeweise auf der Anzeige 6 und dergleichen steu­ ern zu können.

Der in Fig. 1 dargestellte Meßkopf 1 bildet eine vollständig autarke Einheit, die ohne weitere Installationsarbeiten an einem gewünschten Meßplatz aufgestellt oder angebracht werden kann. Auch nach der erstmaligen Installation der Gasmeßvorrichtung kann diese sehr einfach und flexibel umgestellt werden, wenn es gewünscht ist, einzelne oder alle Meßköpfe an neuen Meßplätzen aufzustellen. Bei der Installation oder beim Umsetzen der Meß­ köpfe ist keinerlei Verkabelung der Meßköpfe untereinander und zur Verbindung mit der zentralen Auswerteeinheit erforderlich.

Die Solarzellen 3 können wie in Fig. 1 dargestellt, fest mit dem Gehäuse 2 des Meßkopfes 1 verbunden sein. Alternativ können die Solarzellen auch als von dem Gehäuse 2 lösbare Einheit ausgebil­ det werden, was es ermöglicht, an bestimmten Meßplätzen die Solarzellen in eine beleuchtungsmäßig günstigere Position zu bringen, wenn am Ort des Meßplatzes selbst die Beleuchtungsbe­ dingungen ungünstig sind. Eine solche lösbare Solarzelleneinheit ist dann mit einer einfachen Kabelverbindung mit der Ladeschal­ tung und dem Akkumulator im Meßkopf 1 verbunden.

Claims (10)

1. Meßkopf für eine Gasmeßvorrichtung mit verteilten Meßköpfen, an welchen Meßkopf ein oder mehrere Gassensoren anschließbar sind und der dazu ausgestaltet ist, mit einer zentralen Auswerteeinheit bidirektional zu kommunizieren, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkopf (1) mit einer Sende- und Empfangseinrichtung zur drahtlosen Kommunikation mit einer entsprechenden Sende- und Empfangseinrichtung in der Aus­ werteeinheit ausgerüstet ist und mit einem Akkumulator zur Stromversorgung des Meßkopfes (1) versehen ist.

2. Meßkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkopf (1) mit Solarzellen (3) und einer Schaltung zum Aufladen des Akkumulators, gespeist durch die Solarzellen­ spannung, versehen ist.

3. Meßkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sende- und Empfangseinrichtung eine an sich bekannte Funkeinrichtung, geeignet zur bidirektio­ nalen Kommunikation nach einem Mehrpartnerverfahren, ist.

4. Meßkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkopf (1) mit der Sende- und Emp­ fangseinrichtung und den Solarzellen (3) in einem Gehäuse (2) integriert ist.

5. Meßkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Solarzellen (3) von dem Meßkopf (1) ab­ nehmbar und, über Leitungen mit dem Meßkopf (1) elektrisch verbindbar, räumlich getrennt von diesem installierbar sind.

6. Meßkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkopf (1) mit einer Prozessorein­ heit zur Verarbeitung der von dem/den Sensoren gelieferten Signalen und zur Steuerung der Sende- und Empfangseinrich­ tung zur Übertragung der Sensordaten zur Auswerteeinheit und zur Aufnahme von Daten, die von der Auswerteeinheit empfan­ gen werden, versehen ist.

7. Meßkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Gassensor ein Speicher zugeordnet ist, in dem sensorspezifische Daten fest einprogrammiert sind.

8. Meßkopf nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkopf (1) mit einer Anzeige (6) versehen ist und die Prozessoreinheit dazu ausgelegt ist, die verarbeiteten Gas­ sensorsignale als Meßwerte auf der Anzeige (6) zur Anzeige zu bringen.

9. Meßkopf nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkopf (1) mit einer Alarmeinrichtung versehen und die Prozessoreinheit dazu ausgelegt ist, die Alarmeinrichtung unter vorgegebenen Bedingungen in Reaktion auf die verarbei­ teten Gassensorsignale auszulösen.

10. Gasmeßvorrichtung mit wenigstens einem separaten Meßkopf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und mit einer zen­ tralen Auswerteeinheit mit einer entsprechenden Sende- und Empfangseinrichtung zur drahtlosen Kommunikation, die geeig­ net ist, mit der Sende- und Empfangseinrichtung in dem Meß­ kopf (1) bidirektional zu kommunizieren.