CH629594A5

CH629594A5 - Sensor arrangement for measuring absolute humidity

Info

Publication number: CH629594A5
Application number: CH407278A
Authority: CH
Inventors: Hans Van Binsbergen
Original assignee: Landis & Gyr Ag
Priority date: 1978-04-17
Filing date: 1978-04-17
Publication date: 1982-04-30
Also published as: DE2819383A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fühleran- dass der Verlauf des Ausgangsstromes I, welcher der Sätti-ordnung zur Messung der absoluten Feuchte bekannte Fühler gungsmenge S(T) entspricht, die logarithmisch verlaufende Sät-f ür die Messung der absoluten Feuchtigkeit in Klimaanlagen, 40 tigungskurve der absoluten Feuchte m nachbildet. Der Multipli-sogenannte Taupunkt-Hygrometer, arbeiten mit Lithiumchlorid kator 3 hat nunmehr die Aufgabe, das Produkt aus der Sätti-(LiCl). Der temperaturempfindliche Teil eines Thermometers gungsmenge S(T) und aus der relativen Feuchte rF gemäss der befindet sich in einem mit LiCl-Lösung getränkten Strumpf aus Gleichung Glasgewebe. Um den Strumpf sind zwei Edelmetalldrähte voneinander getrennt als Elektroden gewickelt, an denen eine elek- 4S m = rF • S(T) The present invention relates to a sensor that the course of the output current I, which corresponds to the saturation order for measuring the absolute humidity, known sensor quantity S (T), the logarithmically running sät for measuring the absolute humidity in air conditioning systems, 40 curve of absolute humidity m reproduced. The multipli so-called dew point hygrometer, working with lithium chloride kator 3 now has the task of removing the product from the saturate (LiCl). The temperature-sensitive part of a thermometer supply quantity S (T) and from the relative humidity RH according to the is in a stocking soaked with LiCl solution from the equation glass fabric. Two precious metal wires are wound around the stocking separately from each other as electrodes, on which an electrical 4S m = rF • S (T)

trische Spannung liegt. Solange der getränkte Strumpf feucht ist, trical tension. As long as the soaked stocking is moist,

d.h. solange die LiQ-Schicht Wasser aus der Umgebung absor- za bilden. i.e. as long as the LiQ layer absorbs water from the environment.

bieren kann, fliesst über die Lösung ein elektrischer Strom, wo- Die relative Feuchte rF wird durch den Feuchtefühler 5 er-durch die Schicht erwärmt wird. Überschreitet die Temperatur mittelt, dessen Nylonband mit steigender Feuchte in der Länge der LiQ-Schicht die Umwandlungstemperatur, dann verdunstet 50 nichtlinear zunimmt. Dieser nichtlineare Verlauf wird durch das das Wasser der Lösung vollständig und es bleibt eine trockene, Feuchte-Potentiometer RF linearisiert. Durch die Veränderung den elektrischen Strom nicht leitende LiQ-Schicht zurück. Der der Länge des Nylonbandes ändert auch der der relativen Stromfluss wird unterbrochen und das Thermometer sowie die Feuchte rF proportionale Widerstand des Feuchte-Potentiome-LiQ-Schicht kühlen sich ab, bis unterhalb der Umwandlungs- ters RF. Durch die Schaltung des Feuchtefühlers 5 zwischen den temperatur der Stromfluss durch die nun wieder feucht gewor- 55 invertierenden Eingang und den Ausgang des Operationsver-dene LiQ-Schicht abermals einsetzt. Es stellt sich somit eine stärkers 6 des Multiplikators 3 wird bewirkt, dass am Ausgang Gleichgewichtstemperatur ein, welche praktisch der Umwand- des Multiplikators 3 eine Spannung U erscheint, die dem Pro-lungstemperatur entspricht und die ein Mass für die absolute dukt aus dem Ausgangsstrom I und aus dem Widerstandswert Feuchte bildet. Es ist auch bekannt, solche Taupunkt-Hygrome- des Feuchte-Potentiometers RF proportional ist und der absoluter für die Regelung der optimalen Energiebilanz einer Kli- 60 ten Feuchte m entspricht. an electrical current flows through the solution, where- The relative humidity rF is heated by the humidity sensor 5 through the layer. If the temperature exceeds the mean, the nylon band with increasing moisture in the length of the LiQ layer, the transition temperature, then 50 evaporates nonlinearly increases. This non-linear curve is completely linearized by the water of the solution and it remains a dry, moisture potentiometer RF. Due to the change, the LiQ layer, which does not conduct electricity, returns. The length of the nylon tape also changes and the relative current flow is interrupted and the thermometer and the humidity rF proportional resistance of the moisture potentiome LiQ layer cool down below the conversion tester RF. By switching the humidity sensor 5 between the temperature, the current flow through the inverting input, which has now become moist again, and the output of the Operationsverdene LiQ layer starts again. It is thus a stronger 6 of the multiplier 3 that causes an equilibrium temperature at the output, which practically appears to convert the multiplier 3 to a voltage U which corresponds to the temperature of the product and which is a measure of the absolute product of the output current I. and forms moisture from the resistance value. It is also known that such dew point hygromes are proportional to the humidity potentiometer RF and correspond to the absolute humidity m for regulating the optimal energy balance.

maanlage durch die Steuerung von Luftklappen mit Hilfe der Die Spannung U am Ausgang des Multiplikators 3 wird system by controlling air dampers with the aid of the voltage U at the output of the multiplier 3

Enthalpiedifferenz zwischen Aussenluft und Abluft zu ver- durch den Ausgangsverstärker 7 auf einen solchen Wert umge- Enthalpy difference between outside air and exhaust air to be converted to such a value by the output amplifier 7

wenden. setzt, dass zwischen der Spannung Uv am Ausgangsverstärker 7 turn. sets that between the voltage Uv at the output amplifier 7

Die bekannten LiQ-Fühler haben den Nachteil, dass das und der absoluten Feuchte m eine leicht umrechenbare Bezie-stark hygroskopische Lithiumchlorid bei einem Spannungsaus- 65 hung besteht, so z.B. kann die Spannung Uv von 0 bis 10 V dem fall abtropft, so dass dieser Teil des Fühlers ersetzt werden Wert von 0 bis 20 g/kg absoluter Feuchte m entsprechen. The known LiQ sensors have the disadvantage that this and the absolute humidity m is an easily convertible or highly hygroscopic lithium chloride with a voltage rise, e.g. the voltage Uv can drop from 0 to 10 V, so that this part of the sensor can be replaced and corresponds to a value of 0 to 20 g / kg absolute humidity m.

muss. Sie sind ausserdem auf Verunreinigungen empfindlich Der Ausgangsverstärker 7 kann weggelassen werden, wenn und ihre Lebensdauer beträgt nur ca. 2 Jahre. diese Beziehung zwischen der Spannung U und der absoluten got to. They are also sensitive to contamination. The output amplifier 7 can be omitted if it has a service life of only about 2 years. this relationship between the voltage U and the absolute

Feuchte m durch andere Mittel in vorherigen Schaltungsstufen erzielt wird. Moisture m is achieved by other means in previous switching stages.

Die Spannung Uv des Ausgangsverstärkers 7 kann einem nicht gezeigten Regler zugeführt werden, der diesen Wert mit einem eingestellten Soll-Wert der absoluten Feuchte m vergleicht. Besteht eine Abweichung, dann steuert der Regler den Luftbefeuchter der Klimaanlage so lange an, bis die im Luftkanal strömende Luft die erwünschte absolute Feuchte erlangt hat. The voltage Uv of the output amplifier 7 can be fed to a controller, not shown, which compares this value with a set target value of the absolute humidity m. If there is a deviation, the controller controls the humidifier of the air conditioning system until the air flowing in the air duct has reached the desired absolute humidity.

Die Fühleranordnung kann durch eine mit einem Schalter 8 versehene Leitung 9 erweitert werden, die den Ausgang des Temperaturfühlers 1 mit einem zwischen dem Ausgang des Multiplikators 3 und dem Eingang des Ausgangsverstärkers 7 liegenden Summator 10, wie dies in der Figur gestrichelt gezeichnet ist, verbindet. Eine derart ausgebildete Fühleranordnung dient zur Ermittlung der Enthalpie nach der Gleichung i = kj • T + k2 • m wobei kj die spezifische Wärme trockener Luft und k2 die Verdampfungswärme bedeutet. The sensor arrangement can be expanded by a line 9 provided with a switch 8, which connects the output of the temperature sensor 1 to a summator 10 between the output of the multiplier 3 and the input of the output amplifier 7, as shown in broken lines in the figure. A sensor arrangement designed in this way serves to determine the enthalpy according to the equation i = kj • T + k2 • m, where kj is the specific heat of dry air and k2 is the heat of vaporization.

3 6295MI1IP 3 6295MI1IP

Bei geschlossenem Schalter 8 ist der Summator 10 mit dem Ausgang des Temperaturfühlers 1 verbunden, von welchem er ein dem temperaturabhängigen Anteil kj • T der Enthalpie i entsprechendes Signal erhält. Dieses Signal wird im Summator 5 10 zum der absoluten Feuchte m entsprechenden Signal des Multiplikators 3 addiert. Das resultierende Signal, welches proportional zur Enthalpie ist, kann über den Ausgangsverstärker 7 einem nicht dargestellten Regler zugeführt werden, welcher durch Steuerung von Luftklappen mit Hilfe der Enthalpiediffe-io renz zwischen Aussen- und Abluft in Klimaanlagen die optimale Energiebilanz regelt. When switch 8 is closed, the summator 10 is connected to the output of the temperature sensor 1, from which it receives a signal corresponding to the temperature-dependent component kj • T of the enthalpy i. This signal is added in the summator 5 10 to the signal of the multiplier 3 corresponding to the absolute humidity m. The resulting signal, which is proportional to the enthalpy, can be fed via the output amplifier 7 to a controller, not shown, which regulates the optimal energy balance by controlling air flaps with the help of enthalpy difference between outside and exhaust air in air conditioning systems.

Die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung arbeitet mit analogen Grössen. Der Funktionsgenerator 2 sowie der Multiplikator 3 können durch einen Mikrocomputer ersetzt werden, 15 wobei die analogen Signale des Temperatur- und des Feuchtefühlers 1,5 in digitale Signale umgewandelt werden. The circuit arrangement according to the invention works with analog variables. The function generator 2 and the multiplier 3 can be replaced by a microcomputer 15, the analog signals of the temperature and humidity sensors 1,5 being converted into digital signals.

Die beschriebene Fühleranordnung ist wartungsfrei und für die Regelung der absoluten Feuchte m bzw. der optimalen Energiebilanz mit Hilfe der Enthalpiedifferenz in Klimaanlagen 20 einsetzbar. The sensor arrangement described is maintenance-free and can be used for controlling the absolute humidity m or the optimum energy balance with the aid of the enthalpy difference in air conditioning systems 20.

C C.

1 Blatt Zeichungen 1 sheet of drawings

Claims

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PATENT CLAIMS The present invention is based on the object

1. Sensor arrangement for measuring the absolute humidity to create a maintenance-free sensor arrangement that the above (m), characterized in that a temperature sensor (1) does not have the disadvantages mentioned.

Determination of the temperature (T), a humidity sensor (5) for the task.

averaging of the relative humidity (RH) and a function generation drawing part of the first claim.

An embodiment of the sensor characteristic curve according to the invention and a multiplier (3) are used to emulate an order of the saturation quantity (S (T)). The single drawing figure explains the product from the relative humidity ( RH) and from the tert, which is a block circuit of the sensor arrangement. Form the saturation amount (S (T)). The sensor arrangement is based in principle on the measured one

2. Sensor arrangement according to claim 1 for determining the io temperature and the relative humidity of the environment, the enthalpy (i), characterized in that the output of the for determining the absolute humidity or the enthalpy temperature sensor (1) with a multiplier (3) downstream (heat content) can be connected with the aid of the specified circuit-connected summing element (10). see measures are evaluated.

3. Sensor arrangement according to claim 2, characterized in that the usable in air ducts of air conditioning systems indicates that the connection of the summing element (10) to the 15th order has a temperature measuring bridge with a temperature sensor (1) via a switch (8). Nickel resistance Ni and a temperature having an amplifier

4. A sensor arrangement according to claim 1, characterized in that the output via a logarithmic one is characterized in that the logarithmic function generator (2) has a function generator 2 provided with a diode D with a diode (D) multiplier thermally stabilized by a thermostat (4) 3 is connected. The current-voltage characteristic has. 20 of the diode D of the logarithmic function generator 2

5. Sensor arrangement according to claim 1, characterized gekenn- thermally stabilized with the help of a thermostat 4. The shows that the humidity sensor (5) is a humidity potentiometer multiplier 3, a humidity sensor 5 is connected, which has an (RF) and between the inverting input and nylon tape (not shown) and between the output the output of an operational amplifier (6) Multiplier of an operational amplifier 6 and its inverting on (3) is connected. 25 speed in the multiplier 3 switched humidity potentiometer RF

6. Sensor arrangement according to claim 1, characterized markedly. The output of the multiplier 3 is distinguished by the fact that the function generator (2) and the multiplier are connected to a gear amplifier 7. The sensor arrangement is formed by (3) by a microcomputer, being fed by a stabilized current source (not shown). Conversion of analog output signals analog / digital The temperature T of the environment is provided by the tempera converter. 30 sensor 1 determined, the nickel resistance Ni a positive

7. Use of the sensor arrangement according to claim 1 or ven temperature coefficient, so that its resistance 2 in air conditioning for controlling the absolute humidity (m) increases with increasing temperature. In the diagonal of the Tempe or the optimal energy balance with the help of enthalpy (i). temperature measuring bridge, a temperature proportional

linearly increasing voltage difference after amplification

35 in the amplifier of the temperature sensor 1 the logarithmic

Function generator 2 is supplied. Here the voltage difference is processed with the thermally stabilized diode