Schaltung für einen Gassensor(Detektor für Gaschromatograph)

Diskutiere Schaltung für einen Gassensor(Detektor für Gaschromatograph) im Forum Off-Topic & Sonstige Tipps und Probleme im Bereich DIVERSES - Hallo an Alle, ich möchte kostengünstig einen Gaschromatographen für die Schule bauen. Hierbei soll Feuerzeuggas analysiert werden. Aufbau...
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Ding

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Hallo an Alle,

ich möchte kostengünstig einen Gaschromatographen für die Schule bauen. Hierbei soll Feuerzeuggas analysiert werden. Aufbau, Säulenmatieral usw. stehen. Theoretisch könnte ich als Trägergas Wasserstoff mit einen Flammenionisationsdetektor nutzen.
Jedoch möchte ich zur Vereinfachung auf Wasserstoff verzichten und Luft verwenden. Damit fällt der Flammenionisatonsdetektor weg.

Alternativ möchte ich einen Gassensor verwenden - den TGS 813 von Figaro.
Leider kenne ich mich nicht praktisch aus mit Schaltungen. Im Studium hatte ich mal Elektrotechnik, aber meine theoretischen Kenntnisse sind auch mehr schlecht als recht.

Meine Vorstellung ist den Gassensor so zu Nutzen, dass die Schaltung mobil ist (also am besten mit Batteriebetrieb). Der Sensor hat 6 Anschlüsse - 2 davon für die Heizspirale (glaube ich), 4 davon für den Sensor. Die Spirale und der Sensor werden mit unterschiedlicher Spannung betrieben (siehe unten). Das übersteigt schon meine Fähigkeiten.
Ist es möglich den Gassensor mit einer Batterie zu benutzen. Die Spannungsänderung des Sensors soll dann mit einem Voltmeter oder ähnlichem angezeigt werden. Ein Verstärker um das Signal zu vervielfachen ist vorhanden.

Da in den Forenregeln steht, keine Links zu posten - hier ein paar Eckdaten aus dem Datenblatt:

Heater Voltage: 5V (AC or DC)
Circuit Voltage: max. 24 V (DC only)

Über jegliche Hilfe, bin ich dankbar!
 
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:arrow: 1) Bei Batterie-Betrieb (Batterie ist nicht gleich Akku) eines "Heaters" sollte man auf jeden Fall angeben, oder sich damit beschäftigen, wieviel Strom das Heizelement zieht. Danach legt man nämlich fest, welche Mindestkapazität die Batterie haben muss, damit ihr Einsatz überhaupt sinnvoll ist.

:arrow: 2) Für die "Circuit Voltage" erhebt sich natürlich auch die Frage, wo du die 24VDC herbekommen möchtest, da ja angeblich alles portabel sein soll?

Bist du der Lehrer, der für seine Schule etwas bauen will :?:

Vielleicht meldet sich jemand, der dir zielführend helfen will und auch kann.

( Am Können mangelt es hier öfters mal ... , aber gelabert wird sicher über vier Seiten lang )
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Hallo,
man könnte hier auch helfen, aber mit den 2 Werten allein, kann man nichts anfangen. Du kannst hier ruhig einen Link auf das komplette Datenblatt einstellen (es ist ja keine Werbung, sondern dient der technischen Klärung).
 
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Nun ja, ich habe mir den Spaß gegönnt und das Datenblatt angeschaut.

Es enthält ein komplettes Schaltbild.

Also könnte man sofort loslegen und die Schaltung zusammenlöten.

Wo also ist das Problem :?:

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Danke für die Antworten!

@patois: Sowas in der Art. Bin angehender Lehrer und das ist für ein Modul. Sollte die Idee funktionieren, würden gleich einige Mitstudenten davon ebenfalls profitieren.
Im Datenblatt steht, dass ich max. 24V für Circuit Voltage verwenden soll. Könnte ich nicht also einfach weniger benutzen, so dass die Platine oder ähnliches klein bleibt.
Zu welchen Bauteilen würdest du mir Raten, wenn ich das direkt zusammenlöten soll.

Schön wäre es, wenn die Schaltung nicht so komplex ist, so dass andere angehende Chemie-Lehrer angeregt werden, es nachzubauen.

Hier noch ergänzende Informationen:
Produktdatenblatt
Technisches Datenblatt
 
Ob Chemielehrer in der Lage sind, die im zweiten Dokument gezeigte Schaltung nachzubauen, halte ich für unmöglich.

Ob Du mit 24V oder 12V arbeitest hat keinen Einfluss auf die Größe der Schaltung.

Ciao
Stefan
 
Diskussions-Papier

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http://s14.postimg.org/sanka8ibx/Rohentwurf.jpg

Dieser Rohentwurf zeigt eine Minimal-Ausführung des Mess-Kreises.

Jetzt muss diskutiert werden, z.B. wie würde eine Schaltung aussehen, wenn man einen 12Volt-Akku verwenden würde. In diesem Fall würde man die Generierung der Hilfsspannung für das Heizelement überdenken müssen. Eine Idee dazu zeige ich in meinem nächsten Posting.
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- Gas-Sensor an 12 Volt -

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http://s1.postimg.org/xpyv97djf/Gassensor_an_12_V.jpg

Diese einfachen Schaltungen haben den Vorteil, dass sie überschaubar und daher leicht verständlich sind.

Eine ganz andere Frage ist natürlich, wie man das Ausgangssignal verwenden will. Hier wurde als einfachste Version eine Spannungsmessung eingezeichnet. Dass man an die Auswertung des Ausgangssignals sehr überlegt herangehen muss, zeigt schon die Verfälschung des Messergebnisses beim Anschluß eines niederohmisgen Voltmeters, was ein guter Elektriker natürlich nie machen würde. In einem gut ausgerüsteten Labor könnte man zur Messung der Spannung des Ausgangssignals ein Röhrenvoltmeter einsetzen. - Ja, ich gebe zu, dies wäre ein wenig overkill.

Somit möchte ich hier nicht weiter im Nebel herumstochern, sondern einmal hören, was der Fragesteller mit dem zur Verfügung stehenden Ausgangssignal anzufangen gedenkt.

Ich, bzw. wir hören ...
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Wow! Vielen Dank!
Diese Schaltungen helfen mir sehr viel!

Das Ausgangssignal soll gegebenenfalls mit einem Verstärker verstärkt werden und anschließend mit einem Voltmeter gemessen oder einem Cobra 4 Messsystem von Phywe am PC aufgenommen werden.
Theoretisch spielt es keine Rolle ob das Voltmeter das Ergebnis verfälscht, solange es die Spannung nicht gänzlich überdeckt. Wenn das Voltmeter das Ergebnis sozusagen immer gleich verzehrt, dann kann ich ja trotzdem die Gase im Gaschromatograph miteinander vergleichen. Solange bei gleicher Menge Gas, immer das gleiche Ausgangssignal kommt, müsste ich eine Kalibrierung erstellen können.

Mir stellt sich noch die Frage, wie der Widerstand RL gewählt werden sollte?

Ich würde jetzt mit meinem sehr geringen Kenntnissen eher zur 9V Blockbatterie greifen. Die Schaltung sieht simpler aus und 12V Batterien sind ja schon wieder größer.
 
Widerstand RL

Mir stellt sich noch die Frage, wie der Widerstand RL gewählt werden sollte?

Wenn man die beiden von dir geposteten Datenblätter durchforstet, findet man ein Beispiel für die Betriebsspannung 10 Volt. In diesem Beispiel wird der Widerstand RL mit 4 kΩ angegeben.

Man muss sich klar machen, dass der Sensor-Widerstand RS in Reihe geschaltet mit dem Last-Widerstand RL einen Spannungsteiler bildet. An der Stoßstelle von RS und RL nimmt man die Messspannung ab.
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Danke für die Hilfe!

Entschuldige meine späte Antwort. Hatte zwischenzeitlich etwas zu tun und mache mich nun wieder hier an das Projekt.

Nach der ganzen Theorie wollte ich mich nun langsam an das praktische Zusammenbauen meines Sensors machen. Dazu wollte ich die nötigen Dinge bestellen. Bloß ich weis nicht ganz genau, welchen Spannungsregler 7805 ich von den Angebotenen bestellen soll bzw. auf welchen Stromausgang ich achten muss.
Ich weis nicht ganz genau wie ich die Stromstärke berechne am Spannungsregler.

Außerdem habe ich im durchforsten des Internets mal einen Beitrag gesehen, wo jemand ebenfalls eine 9V Blockbatterie und einen Spannungsregler verwenden wollte. Diesem wurde ein LP2950 geraten, weil er einen "Low Dropout" hat. Sollte ich diesen auch lieber verwenden?

Und nun noch abschließend eine andere Frage:
Spielt es eine Rolle, welche Platine ich verwende? Früher hat es auch ein Holzbrett getan. Was wären den die Vorteile (mal abgesehen vom Design und Gewicht)?
 
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So wie ich die Lage einschätze, wäre es wohl für dich und deine Kollegen das beste und einfachste im Versandhandel einen passenden Bausatz zu besorgen.
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Falls doch jemand selbst den Aufbau versuchen möchte,
hier ein Bild der Platine mit geteilten Leiterbahnen,
was sich schon bei vielen Projekten als sehr geeignet erwiesen hat:

http://s10.postimg.org/mj1l3v8id/Best_ckbeispiel.jpg

Ins Bild klicken zum Vergrößern,
damit man die Leiterbahnen-Aufteilung besser erkennen kann.

EDIT: Genau betrachtet ist es nicht ratsam dieses Gerät an Batterie oder Akku zu betreiben,
da der Gassensor für sein "Heizelement" viel Strom benötigt.
Der Widerstand des Heizelements hat laut Datenblatt 30 Ω .
Als Betriebsspannung für diesen Heiz-Stromkreis werden 5VDC vorgeschlagen.
Demnach hat man einen Stromfluß von 5V / 30Ω = 167mA.

Da in den Schulen in den Labors/Laboren aber sicher Experimentier-Trafos vorhanden sind,
wäre es überlegenswert die Gasdetektoren aus diesen Spannungsquellen mit Energie zu versorgen.
Allerdings würde sich anbieten die Bauteile für die Gleichrichtung der Wechselspannung
auf der Platine des Gasdetektors unterzubringen.

Vielleicht finde ich noch Zeit diesen Vorschlag anhand einer einfachen Skizze zu erläutern ...

http://s11.postimg.org/nw0u3qv5b/Gassensor_an_12_VAC.jpg

Man kann das Bild durch Anklicken vergrößern.

Es gibt noch mehr Varianten ...
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