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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik O2 Messgerät mit Sauerstoffsensor (AVR)


Autor: Michael S. (mst)
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Hi,

hat sich hier schonmal jemand mit Sauerstoffsensoren beschäftigt?

Ich bin auf der suche nach einem Sauerstoffsensor mit dem ich den
Sauerstoffgehalt der zu- und abluft meiner Heizungsanlage messen kann.
Das ganze möchte ich dann in einer kleinen Box verschwinden lassen, AVR
mit CAN oder/oder RS483 Interface dazu und ab an die Wand mit Schlauch
an die Heizung...

Habe in den letzten Tagen im Internet schon so einiges gefunden, die
meisten sind aber entweder sch***e teuer oder haben eine sehr geringe
Lebensdauer von 12 bis 15 Monaten. Die Firma http://www.curamik.com
stellt nette Teile her, die scheinen auch nicht oder nur bedingt zu
altern.

Kennt die jemand oder sogar Bezugsquellen in DL?

Dank&Gruß Micha,

Autor: Sonic (Gast)
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Morgen Micha,
wir haben im Betrieb einige O2-Messgeräte, diese sind ziemlich
wartungsintensiv. Wenn ich recht verstanden habe willst Du den
Sauerstoffgehalt im Wasser des Heizkreislaufes messen. 1 Hauptproblem
wird's da geben: 1. der Schmutz (Metallabrieb) der sich im Laufe der
Zeit bildet. Die Sonden müssen in regelmäßigen Abständen gereinigt
werden. Wir haben Sonden (ältere Teile), die trotz Dauerreinigung
(Schleifstein) dreiwöchentlich gereinigt werden müssen (Flusswasser).
Falls Du aber was 'rauskriegst das möglichst wartungsfrei und
zuverlässig funktioniert bin ich auch dran interessiert!

Autor: Michael S. (mst)
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@Sonic:

Danke für deine Antwort; Ich möchte den Sauerstoffgehalt der Zu und
Abluft messen!

Folgender Hintergrund: Ich habe einen dauerkondensierender
Vollbrennwertkessel. Dies zieht über ein LAS (Luft-Abgas-System)
Aussenluft an, verbrennt diese und bläst sie dann wieder durch den
Abgaskanal nach aussen. Vor dem Brenner sitzt ein Kunstoffwärmetauscher
welcher von der Frischluft und dem Abgas in Gegenstrom durchströmt wird
um die Brennerluft zusätzlich vorzuwärmen und um dem Abgas vollens die
letzten Grade zu entziehen... (Nur mal so als Basics ;-) )

Da das LAS incl. Wärmetauscher zieg Dichtugnen und Stoßstellen hat,
steht irgendwo geschrieben (Wo auch immer! Vermtl. Gesetzt, aber es
macht auch schon irgendwo Sinn) das die dem Brenner zugeführte
"Frischluft" einen bestimmten Prozentualen Anteil (Glaube 1%) weniger
Sauerstoff enthalten darf als die Umgebungsluft.

...und das möchte ich Messen!

Gruß Micha,

Autor: ruepel (Gast)
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Autor: Fasti (Gast)
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Hi!

Das klingt fast nach einer Anwendung für einen Lambda-Sensor. Sollte,
da ja Standardbauteil in jedem modernen Auto recht günstig zu haben
sein. Könnte meines Wissens nur 2 Probleme geben:
1. Der Sauerstoffgehalt ist kein Absolutwert.
2. Wenn die Abgastemperatur zu niedrig ist, muss man den Sensor
zusätzlich beheizen.

Ob der Sensor für deinen Meßbereich überhaupt funktioniert müsste man
checken, ich hab irgendwo mal eine sehr gute Seite zu Lambdasensoren
gesehen, find sie aber gerade nicht.....

ciao

Fasti

Autor: ??? (Gast)
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im Prinzip ist ne Lambda-Sonde eine auf das Gleichgewicht von Brenngas
und Sauerstoff optimierte Zirkonoxid-Sonde. Richtige Sauerstoffsonden
nach diesem Prinzip sins groß, schei*e teuer und laufen bei 750°C
(ältere bei 813°C). Walter Nernst hat dazu ne schöne Gleichung
gefunden.
Damit messen wir im Bereich von 0,1ppm Sauerstoff in Argon. Die
Lambdasonden aus dem Auto sollten auch auf einer konstanten Temperatur
betrieben werden. Wie hoch die sein muss sollte man ergooglen können.
Ob das dann praktikabel ist weiss ich allerdings nicht. Andere Sensoren
die eher um den Punkt des Luftsauerstoffgehaltes messen, funktionieren
mit spektraler dämpfung von IR-Licht. die sind aber gegen Ruß
empfindlich...
Chemische Sensoren mit Einleitung des Gases in eine Flüssigkeit sind
dann noch unpraktischer.

Autor: Michael S. (mst)
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Hi zusammen,

und danke für eure Antworten;

Die Idee mit der Lambdasonde ist mir Gesternabend auch gekommen, als
ich bei bekanntem online-Auktionshaus mal geschaut habe, was solche
Dinger aus Schrottfahrzeugen kosten... < 10EUR

Dann habe ich mich durchs Netz gegoogelt und das gefunden:
http://www.kfztech.de/kfztechnik/motor/abgas/lambd...

Da gibts ein wenig weiter unten ein Graph welcher das Verhalten um
Lambda 1 beschreibt. Wenn ich mir das aber so anschaue, kann ich nicht
so richtig interpretieren ob das für meine Messung geeignet wäre. Denn
ich möchte ja eigentlich theoretisch so um die 20,1 - 1...5% messen.

Würde da eine Lambdasonde arbeiten? Kenne mich da in der KFZ Technik zu
wenig aus... Wie ich das laut Literatur interpretiere arbeitet die
Lambdasonde ja eher als Differenzsensor, oder?

Moderne Lambdasonde haben ja eine Heizung eingebaut. Die zu betreiben
und evtl. ein paar mV zu Verstärken, das wäre ja nicht das Problem...

hmmm

Gruß Micha,

Autor: John-eric K. (mockup)
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http://www.envitec.com/cgi-bin/products/de/shop_ma...

wie wäre es damit?
das sind sauerstoff sensoren für den automobilbetrieb

mfg

Autor: Michael Potthoff (mipo)
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Die "normalen" Sauerstoffsensoren funktionoeren ähnlich wie eine
Clarke-Elektrode zur pH-Messung. Sauerstoff diffundiert in den
Sensorkörper und wird dort in einer chemischen Reaktion umgesetzt.
Dabei kann man eine Spannung proportional zum Sauerstoffgehalt messen
(Batterie!). Aus diesem Grund (chem.Reaktion) altern Sauerstoffsensoren
(bzw. müssen gewartet werden) und verbrauchen selbst (geringe Mengen)
Sauerstoff und sind stark temperaturabhängig (i.a. sind komperzielle
Sensoren aber kompensiert). In einem geschlossenem System kann man nit
solchen Sensoren i.a. einen stetigen Sauerstoffruckgang beobacheten.
Im Studium haben wir mal mit einer selbstgebauten Sonde gearbeitet.
Wenn es interessiert kann ich ja schauen, ob ich den Aufbau noch mal
wiederfinde.

Gruß, Michael

Autor: ??? (Gast)
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Autor: Martin (Gast)
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www.electrovac.com

Autor: Michael S. (mst)
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@MockUp:

Die von dir erwähnten Sonsoren sind leider sehr alterungsabhängig. Ich
hab mal das Datenblatt studiert, wohl ist da nach nem Jahr schluss...
würde das Teil nur 20 - 30EUR kosten, ok aber....

Mittlerweile haben meine recherchen dies hier zu Tage gebracht:
http://www.curamik.com/n161802/n.html

Die Teile haben wohl eine Lebensdauer von ca. 15k Stunden. Das gute
daran, sie altern nicht, wenn sie nur im Schrank liegen!!! Sie haben
eine bittlere Betriebszeit von 15kh. Mal schauen ob ich die in DL
bekomme.

Parallel dazu werde ich mir mal eine Lambdasonde beschaffen und das
verhalten bei "Raumluft" untersuchen. Evtl. kann man da ja was mit
anfangen...

Gruß&Dank Micha,

Autor: Michael S. (mst)
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@Martin:

jetzt haben sich unsere Beiträge gerade so überschnitten. Hast du evtl.
Bezugsquellen in DL für diese Sensoren?!?

Gruß&Dank Micha,

Autor: om-design (Gast)
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hier ein handliches Gerätchen für ca 138Eur bei Conrad
for allem bei normaltemperatur Betriebsbereit.
Best.-Nr.: 121501 - 62

www.conrad.de/ce/de/product/121501/Greisinger-GOX-100-Luft-Messg/0601107 
&ref=list

folgende so ergurgelt abber ohne preisinfo
http://www.dittrich-systeme.de/PRODUKTE-GASMESS%20...

http://www.dittrich-systeme.de/PRODUKTE-GASMESS%20...

http://www.crystec.com/staoxyd.htm

Die ursprüngliche Frage ist zwar schon ein peer Jahre alt,
bin aber gerade durch gurgeln darusgekommen.

Vielleicht hilft es.

Oliver
om-design

Autor: Marco (Gast)
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da ich gerade einen o2-Sensor suche der KEINE alterung hat wollte ich 
hier mal die Info einstellen, auch wenn das Thema älter ist.

bei mir soll dieser zur erfassung des o2 gehaltes in der raumluft genutz 
werden.

denk mal diesen Sensor werde ich kaufen (O2S-FR-T3):
http://www.aliexpress.com/item/O2S-FR-T3-SST-zirco...


die Sensoren:
http://www.sstsensing.com/Documents/AN0076_1_SST%2...

ConstructionNote:
http://www.sstsensing.com/downloads.aspx?file=Docu...

Autor: Hui (Gast)
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@Marco: Hab mir jetzt auch gerade so einen Sensor bestellt.

Was hast du denn dazumals für eine Schaltung zum Ansteuern/Auswerten 
benutzt?

Man muss ja nicht alles zweimal entwickeln, wenn jemand schonmal was 
gemacht hat.

Im Prinzip braucht man ja nur:
* eine fixe rauscharme Spannungsquelle für die Heizung (für ca. 2A),
* eine reversible Stromquelle für +/-40uA für die Pumpe
* einen kleinen rauscharmen Spannungsverstärker für das eigentliche 
Signal.

Den Rest (Schalt- und Messpunkte) könnte man dann ja per A/D im uC 
machen.
Das aufwändigste davon ist vielleicht noch die reversible Stromquelle.

Autor: foo (Gast)
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Schau mal auf das Datum des vorhergehenden Post!

Wichtig ist, dass du verstehst, dass der Sensor praktisch in normaler 
Luft mit ca. 20% O2 arbeitet, denn wenn die dem Brenner zugeführte Luft 
weniger O2 enthält, bedeutet dies, dass entweder der Wärmetauscher 
undicht ist, oder die Heizung auf anderem Weg Abgas ansaugt.
Deshalb darf die Abweichung nur maximal 1% betragen.

Lambdasonden, die dafür gedacht sind die Vollständigkeit der Verbrennung 
zu überwachen, und deshalb bei ganz niedrigen O2-Gehalten arbeiten, 
werden für diese Verwendung auch eher uninteressant sein.

Evtl. brauchst du für die Messung eine Druckkompensation, denn alle 
diese Gasmeßverfahren messen Partialdrücke.
Wenn du z.B. ein ordentliches Tiefdruckgebiet hast, sinkt der Luftdruck 
vielleicht um 5%.
Zwar ist dann der Sauerstoffgehalt der Luft immer noch bei 20%, aber der 
Sauerstoffpartialdruck ist auch um 5% gesunken.
Ein absolut messender Sensor wird das merken und Alarm schlagen.

Autor: Hui (Gast)
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Lol,  ja war mir klar, dass dieser Beitrag vom letzten Jahr war. Aber 
man kann ja mal Fragen...

BTW: Das mit dem Luftdruck ist klar, und wird so auch in der Application 
Note beschrieben. Und Druckmesser kosten eh fast nichts...

Aber ich benutze den Sensor sowieso nicht für diese Heiz-Applikation, 
sondern um damit ein Gerät für eine IHHT zu bauen (Intervall 
Hypoxie-Hyperoxie-Therapie). Dafür muss ich O2 im Bereich 10%-40% 
messen. Aber das ist eine andere Geschichte

Autor: Hui (Gast)
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BTW:

Hab gesehen, dass Sie ja auch einen speziellen Design Guide für HW und 
SW bereitstellen.

http://www.sstsensing.com/download/file/fid/704

Irgendwie lustig: In der App-Note lamentieren Sie lange darüber, wie gut 
die OpAmps sein sollen, um genügend Präzision zu haben, und dann nehmen 
Sie einen gewöhnlichen LM341...

Aber kluge und einfache Lösung für die reversible Stromquelle...

Autor: Hui (Gast)
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Nur der Vollständigkeit wegen, falls später sich jemand Mal dafür 
interessiert:

Nehme den LPS25H als Absolut-Drucksensor. Ist kostengünstig ($4) und hat 
direkt ein Digitalinterface. D.h. Das Teil macht alles bereits selber 
und liefert die Druckdaten fix fertig an den uC. Zudem ist das Teil 
ziemlich genau...

Für meine Anwendung bräuchte ich zwar den Drucksensor im Betrieb nicht, 
denn für die Atmung ist gerade der Partialdruck relevant und nicht der 
Volumenanteil. Aber irgendwie muss das Teil ja immer wieder Mal 
kalibriert werden...

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