EF 2017

Sensoren
Künstliche Nasen erschnüffeln Gase
Intelligenter Sensor legt für Gase differenzierte Kartei für „Fingerabdrücke“ an
Unitronic GmbH
www.unitronic.de
In vielen Umgebungen ist die Messung
und Auswertung von Gasen
essenziell. Der Unitronic GmbH ist
es gelungen, mit einer neuen Art
„künstlicher Nase“ das Verfahren
zu vereinfachen und die Kosten zu
reduzieren. Das Sensormodul USM-
VGSA (Virtueller Multifunktionaler
Gas-Sensorarray) ist in der Lage,
mit einem einzigen herkömmlichen
Metalloxidsensor eine Vielzahl organischer
und anorganischer Verbindungen
selektiv zu erkennen. Damit
lassen sich die Kosten für die Analyse
von Luftbestandteilen deutlich
reduzieren.
Gasförmig ist neben fest und
flüssig einer der drei klassischen
Aggregatzustände. Bekannte Gase
sind Sauerstoff, Helium, Wasserstoff
oder Propan – um nur einige
zu nennen. Daneben gibt es aber
auch komplexe Gasgemische, wie
Zigarettenrauch, Alkoholdämpfe
oder unterschiedliche Gase, die bei
Bränden entstehen. Im Gefahrenfall
erfordert jedes Gas eine spezielle
Reaktion, damit der Schaden
in Grenzen gehalten wird.
Für die Messung und Auswertung
der jeweiligen Gase sorgen Gassensoren.
Hierbei handelt es sich
einerseits um leistungsfähige Bauelemente,
die ihre Aufgaben schnell
und sicher erfüllen. Gleichzeitig
sind es aber auch extrem komplexe
Komponenten. Oft erreichen diese
erst durch aufwendigere Beschaltungen
ihr wahres Leistungspotenzial.
Bekannte Konzepte verwenden
beispielsweise sogenannte Sensor-
Arrays, die bei Messungen gleichzeitig
eingesetzt werden. Dabei
generiert jeder Sensor für alle
Gase einen individuellen Messwert.
Diese verschiedenen Messwerte
erzeugen somit einen charakteristischen
Gasabdruck für die
jeweilige Gasart. Auf diese Weise
entstehen einzigartige Muster für
die unterschiedlichsten Gastypen.
Ähnlich einer Fingerabdruckkartei
lassen sich diese Werte in einer Bibliothek
hinterlegen und bei Bedarf
auf Übereinstimmung vergleichen.
Der Nachteil an dieser physikalischen
Array-Technologie ist, dass
die einzelnen Sensoren unterschiedlich
auf Veränderungen der Luftfeuchtigkeit,
Temperatur und Gaskonzentration
reagieren sowie deren
Langzeitdriftverhalten. Daraus resultieren
nicht selten Verfälschungen,
weshalb Sensor-Arrays häufig neu
kalibriert werden müssen. Der Wartungsaufwand
und die Kosten dafür
sind hoch. Hinzu kommt noch ggf.
der beachtliche Stromverbrauch
dieser Mehrfachsensorsysteme.
Virtuelles Sensor-Array
Für das Entwicklerteam der
Unitronic stand daher fest, dass
man dem herkömmlichen Verfahren
eine modernere Alternative entgegensetzen
sollte. „Das „virtuelle
multifunktionale Gassensor-Array“
(VGSA) verwendet lediglich einen
einzigen, kostengünstigen Miniatur-Gassensor
auf Basis eines
oxidischen Halbleiters, der mithilfe
einer innovativen Auswertung die
verschiedenen Gase voneinander
unterscheiden kann“, beschreibt
Abteilungsleiter Eduard Schäfer die
Methode. Im Vergleich zu den bislang
verwendeten physikalischen
Sensor-Arrays biete das Messmodul
eine extrem hohe Stabilität im
Dauereinsatz. Ein weiteres Argument
für den Sensor sei der wesentlich
günstigere Preis.
130 Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2017