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Fühlerelement für einen Feuchtigkeitsmesser
Die Erfindung betrifft ein Fühlerelement für einen Feuchtigkeitsmesser (Humidostaten), bei dem ein elektrischer Strom durch das Fühlerelement geleitet wird und die Änderung der elektrischen Leitfähig- keit dieses Elements in Abhängigkeit von der relativen Feuchtigkeit eines das Fühlerelement umgeben- den Gases mit Hilfe des elektrischen Kreises des Feuchtigkeitsmessers gemessen oder angezeigt wird, wo- bei das Fühlerelement mit einer Schicht aus hygroskopischem Material auf Vinylbasis mit einem gut lös- lichen anorganischen Salz versehen ist, deren Wasserabsorption reversibel von der relativen Feuchtigkeit des da, Element umgebenden Gases abhängt.
Die bekannten Fühlerelemente der beschriebenen Art haben den Nachteil, dass bei ihnen die Bezie- hung zwischen relativer Feuchtigkeit und elektrischem Widerstand sehr ungünstig ist, weil sie einen hohen ohmschen Widerstand aufweisen, der sich nach einer abnehmenden Exponentialfunktion über mehrere Zeh- nerpotenzen ändert, wenn die relative Feuchtigkeit des das Fühlerelement umgebenden Gases von 10 bis
90 % ansteigt. Um diesen Nachteil der bekannten Fühlerelemente zu umgehen, wird üblicherweise in dem mit dem Fühlerelement verbundenen Feuchtigkeitsmesskreis eine Vergleichsmessung vorgenommen, in dem das der veränderlichen Feuchtigkeit ausgesetzte Fühlerelement z.
B. in einem Brückenzweig einer Messbrücke angeordnet wird, die in einem andern Brückenzweig ein ähnliches Fühlerelement enthält, das einer konstanten und vorgegebenen relativen Feuchtigkeit ausgesetzt ist. Diese Messmethode erfordert jedoch sehr empfindliche Mess- oder Anzeigeinstrumente und ist deshalb nur für wissenschaftliche Zwecke, nicht aber für technische Zwecke gut geeignet.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung liegt nun darin, ein Fühlerelement der geschilderten Art zu schaffen, das bei brauchbaren Abmessungen einen veränderlichen elektrischen Widerstand von solcher Grössenordnung aufweist, dass das Element in einem Stromkreis niedrigen ohmschen Widerstand bzw. niedriger Impedanz verwendet werden kann.
Dieses Ziel wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass bei einem Fühlerelement der eingangs beschriebenen Art das hygroskopische Material auf Vinylbasis ein Polyvinylalkohol ist, dem ein anorga - nisches Salz, z. B. Ammoniumchlorid, zugesetzt ist.
Auf diese Weise wird ein Fühlerelement mit niedrigem ohmschem Widerstand bzw. niedriger Impedanz erhalten, das hohe Lebensdauer hat und selbst während langandauernde Gebrauches eine unzwei- deutige reversible Änderung der Leitfähigkeit in Abhängigkeit von der relativen Feuchtigkeit des das Ele- ment umgebenden Gases zeigt. Der erfindungsgemässe Fühler hat ausserdem keine oder nur ganz geringe Hysteresis. Die Leitfähigkeit des erfindungsgemässen Fühlerelements kann den verwendeten elektrischen Stromkreisen und Anzeigeinstrumenten gut angepasst werden ; anderseits kann auch das Fühlerelement selbst leicht dem zu messenden oder anzuzeigendenFeuchtigkeitsbereich angepasst werden.
Dem Polyvinylalkohol können vorteilhafterweise Binde- und Füllstoffe, wie Borsäure und Borax, zugesetzt sein, wodurch die hygroskopische Schicht leicht in geeigneter Dicke hergestellt und mit hinreichender Haftfestigkeit dauerhaft an den Elektroden des Fühlers angebracht werden kann.
Die Erfindung soll nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung genauer erläutert werden, in der Fig. 1 schematisch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Fühlerelements von der Seite gesehen und teilweise geschnitten darstellt, Fig. 2 das gleiche Fühlerelement im Längsschnitt zeigt und Fig. 3 ein
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Beispiel für die Kennlinie eines erfindungsgemässen Fühlerelements ist d. h. die Abhängigkeit des elek- trischen Widerstandes von der relativen Feuchtigkeit angibt. Fig. 4 veranschaulicht ein anderes praktisches
Ausführungsbeispiel der Erfindung.
In den Fig. 1 und 2 ist mit 1 ein Tragkörper aus elektrisch isolierendem, nicht hygroskopischem Ma- terial bezeichnet, um den zwei Elektroden 2 und 3 geschlungen sind, die durch mehrere Windungen von zwei parallel verlaufenden, elektrisch leitenden dünnen Drähten gebildet sind. Die Drähte 2 und 3 beste- hen aus korrosionsbeständigem Material, vorzugsweise aus EdelmetalL Der Körper 1 ist in bekannter Wei- se mit einer relativ dünnen Schicht 4 aus wasser- bzw. feuchtigkeitsabsorbierendem Material versehen, die einen mehr oder weniger stromleitenden Weg zwischen den Drähten 2 und 3 bildet, welche an einen (nicht dargestellten) elektrischen Mess- oder Anzeigekreis angeschlossen sind.
Die Drähte 2 und 3 bilden die Elektroden, zwischen welchen der Mess- oder Anzeigekreis Änderungen der Leitfähigkeit der Oberflä- chenschicht 4 in Abhängigkeit von der relativen Feuchtigkeit eines den Fühler umgebenden Gases misst oder anzeigt.
Die Oberflächenschicht 4 besteht, wie schon erwähnt, aus einem hygroskopischen Material auf Vinylbasis mit einem gut löslichen anorganischen Salz, dessen Wasserabsorption reversibel von der relativen Feuchtigkeit des den Fühler umgebenden Gases abhängt. Erfindungsgemäss wird als Polymermaterial ein Polyvinylalkohol verwendet, dem anorganisches Salz, wie Ammoniumchlorid, zugesetzt ist ; ferner können diesem Material auch Binde- und Füllstoffe, wie Borsäure und Borax, zugesetzt werden.
Fig. 3 zeigt beispielsweise in Kennlinienform die Widerstandsänderung eines Fühlerelements gemäss der Erfindung in Abhängigkeit von der relativen Feuchtigkeit des das Fühlerelement umgebenden Gases.
Wie das dargestellte Diagramm erkennen lässt, hat das Fühlerelement eine niedrige Impedanz, die im Feuchtigkeitsbereich von 50 bis zirka 90'10 von etwa 500 Ohm bis auf etwa 50 Ohm variiert, so dass das Fühlerelement in Verbindung mit Mess-oder Anzeigekreisen niedriger Impedanz anwendbar ist, die gegen elektrische Störspannungen ziemlich unempfindlich sind und daher ohne besondere Abschirmung verwendet werden können.
Fig. 4 zeigt ein praktisches Ausführungsbeispiel eines Fühlerelements gemäss der Erfindung, bei dem ein ebener oder zylindrischer Tragkörper 5 aus nicht hygroskopischem Material an seiner Oberfläche mit kammähnlichen Elektroden 6 und 7 aus korrosionsbeständigem Metall, z. B. Edelmetallfolien, versehen ist, wobei die Zähne der einen Elektrode in die Zwischenräume zwischen den Zähnen der andern Elektrode hineinragen. Das feuchtigkeitsabsorbierende Material 8 kann vor oder nach der Montage der Elektroden 6 und 7, also unter diesen oder über diesen aufgebracht werden.
Bei einer andern praktischen Ausführungsform des Fühlerelement können die Elektroden aus zwei korrosionsbeständigenMetalldrähten, etwa aus Edelmetalldrähten, bestehen, die sich parallel zueinander längs der Oberfläche eines Tragkörpers erstrecken.
In der beschriebenen Art hergestellte Fühlerelemente bilden robuste und dauerhafte Einheiten.
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