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Neuer Kundennutzen für noch mehr
Zuverlässigkeit bei elektrochemischen
DrägerSensoren im Polytron 7000
Einführung
„Prognosen sind schwierig, vor allem, wenn
sie die Zukunft betreffen", so ein Zitat des
dänischen Nobelpreisträgers Niels Bohr.
Die Frage, wie lange wird ein bestimmter
elektrochemischer Sensor funktionieren, ist
daher nicht mit Bestimmtheit zu beantworten.
Zurückliegende Belastungen und die
Besonderheiten einer jeden Anwendung,
haben großen Einfluss auf die zu erwartende
Nutzungsdauer.
Deshalb hat Dräger mit dem Dräger
Polytron 7000 einen neuartigen Weg eingeschlagen.
Eine Auswertung von Erfahrungsdaten
der Vergangenheit wurde integriert,
die eine Aussage über den aktuellen
Zustand des Sensors erlaubt.
Vergleichbar einer Tankuhr im Auto, die
z.B. anzeigt, dass der Tank schon halb leer
ist, signalisiert die Vitalität, wieweit der Sensor
schon verbraucht ist. Der Wert Vitalität
wird zu jedem Zeitpunkt aktuell berechnet
und angezeigt. Wie weit man jedoch mit
dem angezeigten Rest kommt, ist anwendungsspezifisch
und durch zukünftige Ereignisse
geprägt, genauso wie die Reichweite
mit einem Rest-Tankinhalt im Auto
vom individuellen Fahrstil und der vor einem
liegenden Strecke anhängt.
Eine zweite Diagnosefunktion ist vergleichbar
mit dem Kilometerzähler. Bei einem hohen Kilometerstand hat man automatisch
weniger Vertrauen und Erwartungen an
die Restlaufzeit eines Autos und man muss
mit einem plötzlichen Ausfall rechnen. Im
Polytron 7000 werden die Belastungsdaten
der zurückliegenden Nutzung, wie z. B.
Gasexposition und ungewöhnliche Umweltbelastungen,
gespeichert und als Empfehlung
für den Betreiber ausgewertet und
angezeigt.
Anhand dieser zwei Indikatoren hat der Betreiber
nun erstmals die Möglichkeit, rechtzeitig
präventive Maßnahmen einzuleiten bis
hin zu der Entscheidung, den Sensor zu erneuern
und somit Ausfallzeiten und Notfallmaßnahmen
zuvorzukommen.
Um zu verstehen, was im Polytron 7000
passiert, sind vorher noch einige erklärende
technische Details wichtig.
Design
Ein elektrochemischer DrägerSensor ist ein
mit Flüssigkeit, genannt Elektrolyt, gefüllter
Behälter aus Teflon, der an seiner offenen
Seite mit einer gasdurchlässigen Membran
verschlossen ist. Durch diese Membran muss
das zu messende Gas in den Sensor eintreten.
Im Inneren befinden sich drei poröse
Elektroden aus Edelmetall. An der Messelektrode
wird das zu messende Gas durch
eine (elektro-)chemische Reaktion umgesetzt.
Dabei entsteht ein kleiner elektrischer
Strom, der zur Gegenelektrode fließt
und als Maß für die Konzentration zur Anzeige
gebracht wird (Bild 1).
Mittels einer dritten Elektrode (Referenzelektrode)
ist es möglich, den Arbeitspunkt
eines Sensors gezielt einzustellen. Man
kann sie jedoch auch zu Diagnosezwecken benutzen. Der Arbeitspunkt wird dazu kurzfristig
verstellt und anschließend das elektrische
Sensorsignal analysiert. Bei diesem
Sensor-Selbst-Test muss die Reaktion
einem gewissen Muster genügen wenn der
Sensor als voll funktionsfähig eingestuft
werden soll.
Sensor-Eigenschaften
Die wichtigste Eigenschaft eines Sensors
ist seine Empfindlichkeit auf Gas. Sie besagt,
wie viel Signal pro Gasmenge erzeugt
wird. Ein neuer DrägerSensor hat ab Werk
eine garantierte Empfindlichkeit. Sie wird
am Ende des Produktionsprozesses mit
Zielgas gemessen und im Sensorspeicher
abgelegt. Somit ist der Sensor bei Auslieferung
vorkalibriert.
Leider verändert sich die Empfindlichkeit
mit der Zeit, sie nimmt ab (Bild 2). Ein verbrauchter
Sensor am Ende der Nutzungsdauer
hat nur noch eine minimale Restempfindlichkeit.
Der Verlust der Empfindlichkeit pro Zeit wird von der Anwendung, Umweltparametern
und normaler Alterung bestimmt.
Extreme Belastungen und sich stark
ändernde Umgebungsbedingungen können
den Alterungsprozess beschleunigen. Die
aktuelle Empfindlichkeit kann jederzeit
beim Kalibrieren mit einer bekannten Prüfgaskonzentration
bestimmt werden. Der
Empfindlichkeitsverlust wird durch Justieren
der Verstärkung der Messelektronik kompensiert.
Ein DrägerSensor legt die gemessenen
Werte vergangener Kalibrierungen im Speicher
des Sensors ab. Sie stehen somit einer
Softwareauswertung zur Verfügung. Auch
die maximale und minimale Temperatur sowie
eine Temperaturbelastung werden protokolliert
und gespeichert. Manche Sensoren
verbrauchen sich, wenn sie Messgas
umsetzen. Der dabei generierte Messstrom
wird als Maß für die Menge des umgesetzten
Gas integriert und einer Auswertung zur
Verfügung gestellt.
Sensor Dongle
Das Speichermodul Sensor Diagnostic
Dongle erweitert mit einem Paket innovativer
Software die Fähigkeiten der Gerätediagnose
im Polytron 7000. Ein Dongle
kann leicht nachträglich durch einstecken
in einen entsprechenden Steckplatz
eingebaut werden. Weitere verfügbare
Dongles sind der Sensor-Selbsttest Dongle
und der Data Dongle. Drei Steckplätze
sind im jedem Polytron 7000 vorgesehen. |
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Dräger Safety AG & Co. KGaA |
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Revalstraße 1 |
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23560 Lübeck |
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Deutschland |
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Telefon:+49 (0)451/ 882-0
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