Datenblatt H2-Sensorsystem NEO982 zur Abgasmessung im Automobil Prototyp

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Carsten Kopp
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Datenblatt H2-Sensorsystem NEO982 zur Abgasmessung im Automobil Prototyp Produktbeschreibung: Wasserstoffmessendes System in sauerstofffreier und -abgereicherter Luft mit temperatur-, druck- und

1 Datenblatt H2-Sensorsystem NEO982 zur Abgasmessung im Automobil Prototyp Produktbeschreibung: Wasserstoffmessendes System in sauerstofffreier und -abgereicherter Luft mit temperatur-, druck- und luftfeuchtekompensierter Signalauswertung für Automobilanwendung Typische Anwendung: Detektion von Wasserstoff im Abgas von Automobilen Bestimmung von Wasserstoffkonzentrationen unter atmosphärischen Bedingungen Brennstoffzellen-Abgasmessung auch bei kondensierenden Bedingungen möglich Eigenschaften: Automotiv geeignet großer Messbereich Nur im nicht-explosiven Bereich zugelassen geringfügige Querempfindlichkeiten zu Sauerstoff 2 Unabhängig von Druck und Luftfeuchtigkeit Bestimmung und Ausgabe der unteren Explosionsgrenze (UEG) Ausgabe der Luftfeuchtekompensierten H2-Konzentration. Verhinderung der Überschreitung der UEG durch Auskondensation der vorhandenen Luftfeuchte. Fehlerkontrolle sowie Warnungen zur Explosionsgefahr Abbildung 1: H2-Sensorsystem Version NEO982 - Prototyp Seite 1 von 6

Sensorsystemkenndaten: Versorgungsspannung: 9 16 V DC Prozessor: ATSAMD21G181, 48 MHz Energieverbrauch: < 1,6 W H2-Sensitivität: 0 10 Vol.-% H2 O2-Sensitivität: 0 6 Vol.-% O2 Toleranz: ± 0,3 Vol.

2 Sensorsystemkenndaten: Versorgungsspannung: 9 16 V DC Prozessor: ATSAMD21G181, 48 MHz Energieverbrauch: < 1,6 W H2-Sensitivität: 0 10 Vol.-% H2 O2-Sensitivität: 0 6 Vol.-% O2 Toleranz: ± 0,3 Vol.-% H2 Detektionsgrenze: < 0,2 Vol.-% H2 in Luft bei 50% r.h, RT, Normaldruck Ansprechzeit t90: < 3s Abklingzeit t10: < 3s Anlaufzeit nach Kaltstart: < 45s für erste valide Werte, < 120s für finalen Status Medientemperatur: Umgebungstemperatur: - 40 C 100 C - 40 C 80 C Druckbereich: kpa absolut Luftfeuchtigkeit: % r.h. (auch kondensierend) Trägergas: sauerstoffabgereicherte Luft, Stickstoff2 Querempfindlichkeiten: Helium und geringfügig Sauerstoff2 Signal: CAN 2.0 (500kbit) über CAN-Controller MCP2515 erste CAN-Nachricht nach 5s bei Systemstart CAN-ID: Standard 0x640, individuell einstellbar Messinterval: 100 ms Auflösung: < 8 bit, 220 Datenpunkte, 0,05 Vol.-% H2 Gehäuse: Größe: 108 x 79 x 45 mm³, Legierung AL6082, M5 Schrauben zur Messkammer mit 3Nm anziehen Stecker: Lumberg Automation, Typ.Nr.: RSMCK 4, Teile Nr IP Code: IP6K9 (staubdicht & Schutz gegen Wasser bei Hochdruckreinigung im montierten Zustand! 1 Arduino M0 2 Sensorsignal wird um ca. 0,02 Vol.-% H2 erhöht bei Erhöhung um 1 Vol.-% O2, Kalibrierung auf 0 Vol.-% O2 Seite 2 von 6

Gewicht: < 375 g ASIL: Entwickelt für SIL2 (IEC 61508) ATEX: Entwickelt für ATEX 100a Zone Lebensdauer: IP6K9-Gehäuse qualifiziert mit einer erwarteten Lebensdauer von 10 Jahren3 Montage: NEO982 ist

3 Gewicht: < 375 g ASIL: Entwickelt für SIL2 (IEC 61508) ATEX: Entwickelt für ATEX 100a Zone Lebensdauer: IP6K9-Gehäuse qualifiziert mit einer erwarteten Lebensdauer von 10 Jahren3 Montage: NEO982 ist entweder für eine abgedichtete Installation gegen eine Wand (mit Dichtung) [Variante 1] oder eine Freiluftinstallation [Variante 2]. Lochbild: 3 Mess-Komponenten rein anorganisch und verbrauchen sich nicht bei Messung Seite 3 von 6

4 Bei der Montage muss sichergestellt werden, dass die Öffnung nicht verschlossen wird z.b. durch einen kondensierenden Wasserfilm. Wir empfehlen, das Sensorsystem seitlich zu montieren. Die Haltestifte oder -schrauben dürfen einen maximalen Durchmesser von 5,5 mm bzw. 6,5mm haben. Wir empfehlen ein Anzugsdrehmoment von 3 Nm und maximal 10 Nm. Anschlussstecker: Es ist zu beachten, dass der Stecker zusätzlich zum anpressen in die Buchse durch das angebrachte Gewinde verschraubt werden muss, um dauerhaften störungsfreien Kontakt zum Sensor zu garantieren. Der Sensor ist über die 4 Polige Buchse zu betreiben. Die 3 Polige Buchse dient der Programmierung und Wartung. Die Belegung des Steckers ist wie folgt: VDC (weißes Kabel) 2. CAN-High (gelbes Kabel) 3. Ground (braunes Kabel) 4. CAN-Low (grünes Kabel) 5. Schirmung (dickeres Kabel-weiß isoliert-schwarzer Polschuh) Seite 4 von 6

5 Auflösung und Ansprechverhalten: Test von 4 Sensorsystemen zeitgleich mit 2, 4, 6 und 8 Vol.-% H 2 in 13 Vol.-O2. Gemessen mit einem Gesamtflow von sccm. t90-zeit-bestimmung bei einem Sensorsystemen durch Umschaltung von 0 Vol.-% H 2 auf 3.5 Vol.-% H2. Gemessen mit einem Gesamtflow von sccm. Seite 5 von 6

6 CAN Matrix Message Layout des NEO982: Byte 0: Wasserstoffkonzentration[%] H2 = (Byte0-20)/20 Messung des Wasserstoffanteils in der Luft Byte 1: Wasserstoffkonzentration2[%] H2 = (Byte1-20)/20 Messung des Wasserstoffanteils, nachdem das komplette Wasser kondensiert wäre Byte 2: Untere Explosionsgrenze[%] UEG = (Byte2-20)/20 Ausgabe der berechneten unteren Explosionsgrenze Byte 3: Rohwert: Ausgabe des Rohwertes zur Fehlerüberprüfung. Bei Messungen mit 13% O2 in N2, ohne Feuchte, Normaldruck und unter Abwesenheit von H2 gilt: Rohwert = Byte 4: CRC 1 Byte 5: durchlaufender Message-Counter Byte 6: Statusbyte: 80: Wasserstoffkonzentration oberhalb des explosivem Bereich 64: Wasserstoffkonzentration erst nach Teilkondensation der Luftfeuchtigkeit im explosivem Bereich 48: Wasserstoffkonzentration im explosivem Bereich 32: halbe untere Explosionsgrenze überschritten. 16: Wasserstoff vorhanden +0: Sensor voll Funktionstüchtig +2: ein Parameter außerhalb des definierten Bereich +4: Fehler: Sensor defekt Byte 7: CRC 0 CAN-ID setzen: zum Setzen der CAN-ID ist ein 16facher Drehschalter eingebaut, wobei acht verschiedene CANID s ausgewählt werden können: Drehschalter: 0 ID: 0x640 Drehschalter: 1 ID: 0x648 Drehschalter: 2 ID: 0x650 Drehschalter: 3 ID: 0x658 Drehschalter: 4 ID: 0x660 Drehschalter: 5 ID: 0x668 Drehschalter: 6 ID: 0x670 Drehschalter: 7 ID: 0x678 Drehschalter: 8 ID: 0x640 Drehschalter: 9 ID: 0x648 Drehschalter: A ID: 0x650 Drehschalter: B ID: 0x658 Drehschalter: C ID: 0x660 Drehschalter: D ID: 0x668 Drehschalter: E ID: 0x670 Drehschalter: F ID: 0x678 Der Schalter ist durch Entfernen des 1/8 -Stopfens, mithilfe eines 5mm Innensechskantschlüssels, auf der Rückseite des Gehäuses zu erreichen. Seite 6 von 6

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