Feuchte Sensoren

Feuchtesensoren messen die Feuchte oder den Wassergehalt in der Luft oder anderen Umgebungen. Hier sind die gängigsten Arten und dessen Funktionsweise aufgeführt: Kapazitiver Feuchtesensor Diese Sensoren messen die Änderung der Kapazität zwischen zwei Elektroden, wenn die relative Luftfeuchte variiert. Zwischen den Elektroden ist ein Dünnschicht Polymer, welches auf die Feuchte reagiert. Diese Sensoren sind genau und stabil und somit auch die meistverwendete Art von Sensor. Widerstand Feuchtesensor Diese Sensoren messen den Widerstand zwischen zwei Elektroden. Der Widerstand ändert sich je nach Feuchtigkeitsgehalt, wodurch der Feuchtigkeitswert bestimmt werden kann. Diese Sensoren sind preisgünstiger, dafür ungenauer als kapazitive Feuchtesensoren. Taupunkt Sensor Diese Sensoren bestimmen den Taupunkt, bei dem Feuchtigkeit aus der Luft kondensiert. Sie können auf verschiedene Weisen arbeiten und Beobachten den Kondensationspunkt oder durch optische Messung an einem gekühlten Spiegel. Die Sensoren sind sehr teuer und für Anwendungen mit höchster Genauigkeit von Feuchtemessungen konzipiert.

Der kapazitive Feuchtesensor besteht aus einem hygroskopischen dielektrischen Material (Polymer), das zwischen einem Elektrodenpaar angeordnet ist und einen kleinen Kondensator bildet. Die meisten kapazitiven Sensoren verwenden ein Polymer als dielektrisches Material mit einer typischen Dielektrizitätskonstante von 2 bis 15. Das verwendete Polymer reagiert mit den Wasserdampfteilchen im Raum und mit der Auswertungselektronik wird ein Feuchtewert erzeugt.

Definitionsgemäß ist auch die relative Luftfeuchte eine Funktion sowohl der Umgebungstemperatur als auch des Wasserdampfdrucks. Es besteht also eine Beziehung zwischen der relativen Luftfeuchtigkeit, der im Sensor vorhandenen Feuchtemenge und der Sensorkapazität. Diese Beziehung ist die Grundlage für den Betrieb eines kapazitiven Feuchtemessgeräts.

Polymer-Feuchtesensoren bieten zahlreiche Vorteile, die sie zu einer bevorzugten Wahl für viele Anwendungen machen. Eine der grössten Vorteile ist ihre hohe Empfindlichkeit, die präzise Feuchtemessungen ermöglicht. Darüber hinaus zeichnen sich diese Art von Sensoren durch eine schnelle Reaktionszeit aus, so dass sie schnell auf Veränderungen in der Umgebung reagieren können. Ein weiterer Vorteil ist das grosse Messintervall, in dem diese Sensoren arbeiten können von 0...100 % relativer Feuchte. Auch die lange Lebensdauer ist ein wichtiges Merkmal, insbesondere wenn die Sensoren in gemässigten Umgebungen eingesetzt werden. Darüber hinaus sind polymere Feuchtesensoren kostengünstig gegenüber Taupunktsensoren, was sie für ein breites Spektrum von Anwendungen attraktiv macht. Ein weiterer Vorteil ist die hohe Stabilität, die eine zuverlässige Leistung über lange Zeiträume hinweg gewährleistet.

Trotz der vielen Vorteile haben polymere Sensoren auch eingie Nachteile, die bei der Auswahl und Nutzung berücksichtigt werden sollten. Ein wesentlicher Nachteil ist die Empfindlichkeit gegenüber Umgebungsfaktoren wie Temperaturschwankungen und chemischen Einflüssen. Diese Faktoren können die Genauigkeit und Lebensdauer des Sensors beeinträchtigen. Ein weiteres Problem ist die mögliche Drift, die durch Alterung des Polymers entsteht und zu einer Abnahme der Genauigkeit im Laufe der Zeit führt, was eine regelmäßige Kalibrierung erforderlich macht. Zudem sind Polymer-Feuchtesensoren anfällig für Kontaminationen durch Staub, Schmutz oder chemische Dämpfe, was ihre Leistung mindern kann. In extremen Umgebungen, etwa bei sehr hoher oder sehr niedriger Luftfeuchtigkeit, kann die Zuverlässigkeit des Sensors ebenfalls nachlassen. Die Ansprechzeit kann sich unter bestimmten Bedingungen, wie z.B. in sehr feuchten oder kontaminierten Umgebungen, verlängern. Auch die Temperaturabhängigkeit der Sensoren kann die Messergebnisse beeinflussen, sodass zusätzliche Kompensationsmaßnahmen nötig sein könnten.

Spezielle Polymer- oder Lackbeschichtungen bieten eine effektive Möglichkeit, Polymer-Feuchtesensoren zu schützen. Eine dünne Schutzschicht kann das Eindringen von Feuchte, Gasen und Partikeln verhindern, ohne die Funktionsweise des Sensors zu beeinträchtigen. Diese Beschichtungen sind oft hydrophob und chemisch beständig, sodass sie eine Vielzahl von Verunreinigungen abweisen können und so den Sensor in anspruchsvollen Umgebungen schützen. Zusätzlich zu Beschichtungen sind Filter und Membranen eine wichtige Schutzmaßnahme. Mikroporöse Membranen können Staub und Schmutz fernhalten, während sie dennoch eine ausreichende Luftdurchlässigkeit bieten. Spezialisierte Filter, wie solche aus PTFE, sind chemisch resistent und lassen Luft hindurch, schützen aber den Sensor vor schädlichen Partikeln. Diese Schutzmethoden, kombiniert mit der Wahl eines passenden Gehäuses oder regelmäßiger Wartung, gewährleisten, dass die Leistung des Sensors über einen langen Zeitraum stabil bleibt, selbst in Umgebungen mit hohen Belastungen durch Gase, Staub oder Schmutz.

Die Leistung eines Polymer-Feuchtesensors kann durch verschiedene Umgebungsbedingungen beeinträchtigt werden. Temperaturschwankungen beeinflussen die Empfindlichkeit und Genauigkeit des Sensors, da er temperaturabhängig ist und zusätzliche Kompensationen benötigen kann. Chemische Verunreinigungen, wie korrosive Gase oder Dämpfe, können die Materialien angreifen und die Messleistung verschlechtern. Staub und Schmutz auf der Sensoreinheit führen zu Einschränkungen der Reaktionsfähigkeit und ungenauen Messwerten. Sehr hohe Luftfeuchte oder kondensierende Bedingungen können die Oberfläche sättigen und zu Fehlfunktionen oder verlangsamter Ansprechzeit führen. Kontaminationen durch organische oder anorganische Substanzen, wie Öle oder chemische Rückstände, können ebenfalls die Sensoreigenschaften verändern und Messdrift verursachen. Schließlich kann die Alterung des Polymers bei langfristiger Nutzung in schwierigen Umgebungen die Genauigkeit schrittweise verringern.

Polymersensoren können ausgetauscht werden, es müssen aber folgende Punkte beachtet werden: Stellen Sie sicher, dass der Ersatzsensor kompatibel mit der bestehenden Hardware oder Elektronik ist. Nach dem Austausch ist es wichtig, den neuen Sensor zu kalibrieren, um genaue Messungen zu gewährleisten und Abweichungen zu minimieren. Die Kalibrierung sorgt dafür, dass der Sensor korrekte Werte liefert. Der Austausch sollte unter sauberen Bedingungen und mit Vorsicht durchgeführt werden, um Kontamination oder Beschädigung zu vermeiden, wobei direkter Kontakt mit den sensitiven Elementen möglichst zu vermeiden ist.

Industrie Hochtemperature Feuchtesensor HygroMer HT-1: Der HT-1 Sensor ist die verbesserte Version des Vorgängers Industrie Temperature Feuchtesensor IN-1. Er verträgt höhere Temperaturen von bis zu 190 °C (IN-1 170°C) und einen Taupunkt von bis zu 90 °Cdp und weist eine sehr hohe chemische Beständigkeit auf. Meteo & Outdoor Feuchtesensor HygroMer HM1-SK: Der HM1-SK ist der erste Sensor der Firma Rotronic, welcher eine zusätzliche Lackschutzschicht und neue Verbindunstechnologie eingetzt wurde für Applikationen mit temporärer Hochfeuchte und erhöter Beständigkeit gegenüber Salz, Fungizide, Herbizie und Pestizide. Chemische Sterilisierung Feuchtesensor HygroMer HH1-SK: Der HH1-SK ist ein Sensor, welcher für Applikationen mit Wasserstoffperoxid entwickelt wurde. Der Sensor hat durch seinen einzigartigen Aufbau eine hohe Beständigkeit gegenüber herkömmlichen Sensoren die mit Wasserstoffperoxid in Berührung kommen. Wasseraktivitäts Feuchtesensor HygroMer WA-1: Dieser Sensor wurde entwickelt um genau Wasseraktivitätsmessungen zu ermöglichen und benötigt durch seine spezielle Aufbauweise sehr wenig Platz gegenüber den anderen Sensoren.