Datenblatt H2-Sensorsystem NEO982A zur Abgasmessung im Automobil Prototyp

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Björn Ursler
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Datenblatt H2-Sensorsystem NEO982A zur Abgasmessung im Automobil Prototyp Produktbeschreibung: Wasserstoffmessendes System in sauerstofffreier und -abgereicherter Luft mit temperatur-, druck- und

Bedingungen Brennstoffzellen-Abgasmessung auch bei kondensierenden Bedingungen möglich Eigenschaften: Automotiv geeignet großer Messbereich Nur im nicht-explosiven Bereich zugelassen geringfügige

1 Datenblatt H2-Sensorsystem NEO982A 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 Ausgabe der Luftfeuchtekompensierten H 2-Konzentration. Verhinderung der Überschreitung der UEG durch Auskondensation der vorhandenen Luftfeuchte. Fehlerkontrolle sowie Warnungen zur Explosionsgefahr Signalausgabe mittels CAN 2.0 und optional über USB Abbildung 1: H2-Sensorsystem Version NEO982A - Prototyp Seite 1 von 7

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, Stickstoff 2 Querempfindlichkeiten: Helium und geringfügig Sauerstoff 2 Signal: CAN 2.0 (500kbit) über CAN-Controller MCP2515 CAN-Leitungen sind nicht terminiert! erste CAN-Nachricht nach 5s bei Systemstart CAN-ID: Standard 0x6403 USB-Kommunikation (auf Anfrage) 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 Leckrate: 10-5 mbar l / s 4 1 Arduino M0 2 Sensorsignal wird um ca. 0,02 Vol.-% H2 erhöht bei Erhöhung um 1 Vol.-% O2, Kalibrierung auf 0 Vol.-% O2 3 CAN-ID individuell einstellbar, siehe dazu Abschnitt "CAN-ID setzen" 4 Gemessen mit Formiergas 90/10, 1.5bar absolut, Raumtemperatur Seite 2 von 7

3 IP Code: Gewicht: IP6K9 (staubdicht & Schutz gegen Wasser bei Hochdruckreinigung im montierten Zustand! < 375 g ASIL: Entwickelt für SIL2 (IEC 61508) ATEX: Entwickelt für ATEX 100a Zone Lebensdauer: IP6K9-Gehäuse qualifiziert mit einer erwarteten Lebensdauer von 10 Jahren5 Montage: NEO982A ist entweder für eine abgedichtete Installation gegen eine Wand (mit Dichtung) [Variante 1] oder eine Freiluftinstallation [Variante 2]. Abbildung 2: Montage H2-Sensorsystem 5 Mess-Komponenten rein anorganisch und verbrauchen sich nicht bei Messung Seite 3 von 7

4 Lochbild: Abbildung 3a: Lochbild vom H2-Sensorsystem von unten Bohrschablone: Abbildung 3b: Bohrschablone 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. Seite 4 von 7

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

5 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. 4 polige Buchse für die CANAusgabe Lumberg Automation, Typ.Nr.: RSMCK 4, Teile Nr Abbildung 4: Montage H2-Sensorsystem Seite 5 von 7

6 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 6 von 7

7 CAN Matrix Message Layout des NEO982A: Byte 0: Wasserstoffkonzentration[%] H2 = (Byte0-20)/20 Messung des Wasserstoffanteils, nachdem das komplette Wasser kondensiert wäre Byte 1: Byte 2: 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: 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. Abbildung 5: Einstellung CAN-ID H2-Sensorsystem Seite 7 von 7

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