Was ist ein Feuchte-Sensoren?
Ein Feuchte-Sensor ist ein Sensor, der die Feuchtigkeit in der Luft misst.
Im Allgemeinen handelt es sich um einen Sensor, der die relative Luftfeuchtigkeit im Verhältnis zum gesättigten Wasserdampfgehalt misst. Sie werden manchmal in Kombination mit Temperatursensoren in Form von Temperatur- und Feuchte-Sensoren verwendet. Natürlich gibt es auch Feuchte-Sensoren, die die absolute Luftfeuchtigkeit messen, aber Feuchte-Sensoren, die die relative Luftfeuchtigkeit messen, sind weiter verbreitet.
Feuchte-Sensoren werden nicht nur in Haushaltsgeräten wie Klimaanlagen und Wäschetrocknern eingesetzt, sondern auch in der Maschinenwartung und der Lebensmittelverarbeitung.
Verwendungszwecke von Feuchte-Sensoren
Feuchte-Sensoren sind weit verbreitet in Haushaltsgeräten, Büroautomatisierungsgeräten wie Druckern, Klimaanlagen in Wohnungen, Gebäuden und Anlagen sowie in Industrieanlagen wie Fabriken und Lagerhäusern. Beispiele für die jeweiligen Anwendungen sind folgende.
1. Produkte für den allgemeinen Haushaltsgebrauch
Feuchte-Sensoren werden in Produkte für den allgemeinen Hausgebrauch eingebaut. Sie werden zum Beispiel in Klimaanlagen, Kühlschränken, Autos, Trocknern, Luftreinigern und Luftbefeuchtern verwendet. Feuchte-Sensoren sind unerlässlich für Klimaanlagen, die das Raumklima regulieren.
2. Büroautomationsgeräte
Feuchte-Sensoren werden auch in Büroautomationsgeräten wie Druckern usw. installiert. Da Büroautomationsgeräte extreme Trockenheit oder Feuchtigkeit nicht mögen, werden Feuchte-Sensoren verwendet, um die äußere Umgebung zu messen und Ausfälle der Geräte zu verhindern.
3. Industrielle Anwendungen
Ein noch breiteres Spektrum von Feuchte-Sensoren wird in industriellen Anwendungen eingesetzt. Sie werden zur Kontrolle der Luftfeuchtigkeit in Lebensmittelverarbeitungsbetrieben und Pflanzenzuchtanlagen sowie in Halbleiter- und anderen Produktionsstätten und Lagerbereichen eingesetzt. Feuchte-Sensoren werden auch dort eingesetzt, wo die Kontrolle der Luftfeuchtigkeit wichtig ist, wie z. B. in den Herstellungs- und Betriebsumgebungen von medizinischen Geräten und in der Luft- und Raumfahrtindustrie.
4. Lageranwendungen
Die Kontrolle der Luftfeuchtigkeit ist auch bei der Lagerung von Ausstellungsstücken in Museen und Kunstgalerien sehr wichtig. Feuchte-Sensoren spielen daher eine wichtige Rolle bei der Kontrolle der Luftfeuchtigkeit in Lagerräumen.
Prinzip der Feuchte-Sensoren
Feuchte-Sensoren messen im Allgemeinen die relative Luftfeuchtigkeit. Der Sensor misst die Luftfeuchtigkeit und berechnet diese als Wert im Verhältnis zur gesättigten Feuchtigkeit bei der Umgebungstemperatur, um die relative Luftfeuchtigkeit zu ermitteln.
Feuchte-Sensoren, die die absolute Luftfeuchtigkeit messen, messen dagegen die Menge an Wasserdampf pro Kubikmeter im Raum. Diese absolute Luftfeuchtigkeit ist temperaturunabhängig und gibt die Wasserdampfmenge im Raum an; sie wird auch als volumetrische absolute Luftfeuchtigkeit bezeichnet.
Arten von Feuchte-Sensoren
Elektronische Polymer-Feuchtesensoren sind die gebräuchlichste Art von Feuchte-Sensoren und werden weiter in “Widerstandsänderungstyp” und “Kapazitätsänderungstyp” unterteilt. Beide Typen bestehen aus einer Elektrode und einer Polymermembran, und die durch die Feuchtigkeitsaufnahme der Polymermembran verursachte Feuchtigkeitsänderung wird als Änderung des elektrischen Signals zwischen den Elektroden erfasst.
1. Feuchte-Sensoren mit Widerstandsänderung
Feuchte-Sensoren vom Typ Widerstandsänderung erfassen elektrische Signale, die Änderungen der Luftfeuchtigkeit entsprechen, indem sie Änderungen des elektrischen Widerstands aufzeichnen. Der Aufbau besteht aus einer kammförmigen Elektrode, die so angeordnet ist, dass die Elektroden einander gegenüberliegen, und einer Polymermembran, die den Spalt zwischen den einander gegenüberliegenden Elektroden in der Kammform ausfüllt.
Wenn die Polymermembran Feuchtigkeit aufnimmt und Wasser adsorbiert wird, können sich die Ionen in der Membran frei bewegen, und der Widerstand der Membran wird durch diese Ionen verändert. Diese Änderung des Membranwiderstands bewirkt eine Änderung des Widerstands (der Impedanz) zwischen den Elektroden, so dass die Feuchtigkeit anhand der Änderung des elektrischen Widerstands erkannt werden kann.
Feuchte-Sensoren mit elektrischer Widerstandsänderung sind einfach aufgebaut und können in Massenproduktion hergestellt werden. Sie sind außerdem relativ preiswert, haben eine gute Haltbarkeit, sind störungsunempfindlich, da sie den elektrischen Widerstand messen, und eignen sich für Bereiche mit hoher Luftfeuchtigkeit. Sie haben jedoch den Nachteil, dass die Erkennung bei niedriger Luftfeuchtigkeit nicht gut funktioniert.
2. Kapazitätsänderungs-Feuchte-Sensoren
Der Feuchte-Sensor vom Typ “Kapazitätsänderung” nutzt die Kondensatortechnologie, um elektrische Signale zu erfassen, die Änderungen der Luftfeuchtigkeit entsprechen, indem die elektrischen Signale in Form von elektrischer Kapazität aufgezeichnet werden. Der Aufbau besteht aus einer feuchtigkeitsdurchlässigen Elektrode mit einem Dielektrikum aus einem Polymerfilm wie Zellulose oder PVA, der Feuchtigkeit absorbiert, der zwischen zwei normalen Elektroden angeordnet ist.
Auf der Seite der feuchtigkeitsdurchlässigen Elektrode wird die Feuchtigkeit in der Luft von der Polymermembran absorbiert, unabhängig davon, ob eine Elektrode vorhanden ist oder nicht, und die Kapazität des Dielektrikums der Polymermembran ändert sich entsprechend der Menge der absorbierten Feuchtigkeit. Infolgedessen können Unterschiede im Feuchtigkeitsgehalt, d. h. Änderungen der Luftfeuchtigkeit, als Kapazitätsänderungen erkannt werden.
Der Vorteil des kapazitiven Feuchte-Sensors ist, dass er empfindlicher ist und schneller anspricht als der resistive Typ. Feuchte-Sensoren mit Kapazitätsänderung haben jedoch den Nachteil, dass die Schaltungen komplexer sind.
Weitere Informationen über Feuchte-Sensoren
1. Arten von Feuchte-Sensoren
Neben Typen von Feuchte-Sensoren in Form kleiner Elemente, die an eine elektronische Schaltung angeschlossen sind, gibt es auch Typen mit einem Feuchte-Sensor im Inneren einer sondenförmigen Messstrecke. Einige Typen sind kondensationsbeständig, andere wiederum kondensationsempfindlich, so dass je nach Anwendung der geeignete Typ ausgewählt werden muss.
2. Lebensdauer des Feuchte-Sensors
Feuchte-Sensoren verschleißen nach vielen Jahren des Dauereinsatzes allmählich, und ihre Messgenauigkeit nimmt naturgemäß ab. Darüber hinaus verschlechtert sich auch die Verbindung zwischen dem Feuchte-Sensor und dem externen Ausgang. Unter Berücksichtigung dieser Faktoren beträgt die Lebensdauer des Sensors etwa 2-5 Jahre, abhängig von der Betriebsumgebung und der Art des installierten Sensors.
3. Feuchte-Sensoren für Smartphones
In den letzten Jahren sind immer mehr Smartphones mit Temperatur- und Feuchte-Sensoren ausgestattet worden. Um mit solchen Smartphones, die mit Temperatur- und Feuchte-Sensoren ausgestattet sind, die Temperatur und die Luftfeuchtigkeit zu messen, ist es notwendig, kostenlose Anwendungen herunterzuladen.
In vielen Fällen ist es auch möglich, Temperatur und Luftfeuchtigkeit auf Smartphones ohne Temperatur- und Feuchte-Sensor zu messen, indem ein externer Sensor angeschlossen wird. Es gibt auch drahtlose Sensoren, die mit dem Smartphone verbunden sind, wie z. B. Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren mit Bluletooth-Funktionalität. Solche externen Sensoren werden im Allgemeinen als “Umgebungssensoren” bezeichnet. Viele dieser Umweltsensoren verfügen über mehrere Sensorfunktionen wie Temperatur, Beleuchtung, Luftdruck und Lärm sowie Feuchtigkeit.