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Die Erfindung betrifft einen Feuchtigkeitsdetektor, ein Feuchtigkeitsdetektionssystem und ein Verfahren zur Feuchtigkeitsdetektion.
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Derartige Feuchtigkeitsdetektion wird insbesondere in der Automobilindustrie zur Dichtigkeitsmessung von Fahrzeuginnenräumen eingesetzt. Dabei werden bisher Messsensoren mit metallischen Drähten an den zu detektierenden Bereichen ausgelegt und dann der vorliegende Feuchtegrad bestimmt. Dabei sind solche herkömmlichen Feuchtigkeitsdetektionseinrichtungen eher schwierig zu handhaben, da die entsprechenden Drähte ausgerichtet und entsprechend befestigt werden müssen, und es besteht die Gefahr, dass leicht mechanische Beschädigungen diese herkömmliche Feuchtigkeitsdetektion behindern oder vollständig verhindern.
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Die deutsche Patentschrift
DE 10 2013 103 127 B3 offenbart ein Feuchtigkeitssensorelement und ein Verfahren zur Herstellung desselben, bei welchem die Feuchtigkeit über eine Änderung der elektrischen Leitfähigkeit eines Sintermaterials dort erfassbar ist, und bei welchem einen RFID-Transponder vorgesehen sein kann.
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Die österreichische Patentanmeldung
AT 508 940 A4 beschreibt eine Sensorvorrichtung zur Ermittlung einer Flüssigkeitsmenge in einem zu prüfenden Gegenstand mit zumindest einem Heizelement du einem Feuchtesensor, welcher dort als Kunststoffsensor, silikonbasierter oder salzbasierter Sensor charakterisiert ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Feuchtigkeitsdetektor, ein Feuchtigkeitsdetektionssystem und ein Verfahren zur Feuchtigkeitsdetektion, welcher/welches auf einfache und kostengünstige Weise eine zuverlässige Feuchtigkeitsdetektion ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Feuchtigkeitsdetektor mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Vorrichtungsanspruch 1 gelöst. Ein entsprechendes Feuchtigkeitsdetektionssystem ist mit dem unabhängigen, nebengeordneten Anspruch 7 offenbart. Die Merkmale eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Feuchtigkeitsdetektion werden mit dem unabhängigen Verfahrensanspruch 12 offenbart. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen definiert.
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Der erfindungsgemäße Feuchtigkeitsdetektor ist ausgebildet zum Anhaften an einen zu detektierenden Bereich. Der Begriff „Anhaften“ beschreibt dabei allgemein eine ortsfeste Anbringung an dem zu detektierenden Bereich, bei welchem ein Feuchtegrad gemessen werden soll. Der erfindungsgemäße Feuchtigkeitssensor weist mindestens einen Träger auf, wobei der Träger bevorzugt beispielsweise aus einer Kunststofffolie, z.B. einer PET-Trägerfolie, bestehen kann. Gegebenenfalls sind auch andere mechanische Träger, wie beispielsweise Kunststoffplatten oder Gewebematerialien denkbar. Der erfindungsgemäße Feuchtigkeitssensor weist mindestens einen RFID-Chip auf, der in oder auf dem Träger angeordnet ist, wobei dem RFID-Chip eine Antenne zugeordnet ist. Erfindungsgemäß ist mindestens ein offenporiges Schaummaterial vorgesehen, welches zumindest an den RFID-Chip angrenzend angeordnet ist.
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Der erfindungsgemäße Feuchtigkeitssensor bietet damit einen relativ einfachen Aufbau, welcher kompakt und kostengünstig herstellbar ist. Durch das erfindungsgemäße vorgesehene offenporige Schaummaterial ist eine besonders zuverlässige Ankopplung an den hinsichtlich des Feuchtegrads zu detektierenden Bereich erfindungsgemäß gegeben, da durch die offenen Poren Feuchtigkeit erfindungsgemäß besonders einfach zum RFID-Chip bzw. zur Antenne des RFID-Chips gelangen kann. Bei dem Feuchtigkeitsdetektor der vorliegenden Erfindung erfolgt die Feuchtigkeitsmessung bzw. die Erfassung eines Feuchtegrads des zu detektierenden Bereichs somit über eine Änderung im Sendevermögen, d.h. einer Stärke eines gesendeten Signals, des RFID-Chips mit zugeordneter Antenne. Dies wird im Rahmen der Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert.
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Erfindungsgemäß ist ein besonders einfacher Aufbau des Feuchtigkeitsdetektors, bei welchem ein RFID-Chip einsetzbar ist, welcher ohne explizite Feuchtigkeitsdetektionsfunktion vorgesehen ist. Es kann somit ein kostengünstiger Standard RFID-Chip eingesetzt werden.
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Besonders zuverlässig kann ein Anhaften des erfindungsgemäßen Feuchtigkeitdetektors am zu detektierenden Bereich erfolgen, wenn die anhaftende Ausbildung des Feuchtigkeitsdetektors in Form einer zumindest abschnittsweise vorhandenen Klebeschicht, bevorzugt auf zumindest einem Abschnitt des Trägers, vorgesehen ist. Die Klebeschicht kann auch auf zumindest einem Abschnitt des offenporigen Schaummaterials vorgesehen sein.
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Alternativ oder zusätzlich zu einer Klebeschicht kann die anhaftende Ausbildung des Feuchtigkeitsdetektors erfindungsgemäß bevorzugt auch in Form einer zumindest abschnittsweisen magnetischen Ausstattung vorgesehen sein, bevorzugt als zumindest abschnittsweise magnetische Beschichtung des Trägers und/oder des offenporigen Schaummaterials. Auf insbesondere metallischen Oberflächen eines zu detektierenden Bereichs kann somit ein gegen Feuchtigkeit besonders resistentes Anhaften am zu detektierenden Bereich ermöglicht sein, da gegebenenfalls die magnetische Anhaftung auch bei stärkerer Feuchtigkeit jedenfalls aufrechterhalten wird, wohingegen eine Klebeschicht eventuell unter Feuchtigkeitseinfluss eher zur Ablösung neigen könnte.
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Besonders kompakt und zuverlässig sowie einfach herzustellen ist ein Feuchtigkeitsdetektor, welcher gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung so ausgebildet ist, dass der Träger U-förmig umgefaltet ist und das offenporige Schaummaterial zumindest teilweise zwischen dem U-förmigen umgefalteten Träger angeordnet ist.
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Bevorzugt ist zur Gewährleistung einer zuverlässigen Feuchtedetektion in Abhängigkeit eines Sendevermögens, d.h. der Stärke eines gesendeten Signals, des erfindungsgemäßen Feuchtigkeitssensors die Antenne in oder auf dem Träger angeordnet.
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Besonders bevorzugt kann die Antenne an das offenporige Schaummaterial angrenzend angeordnet sein.
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Neben dem erfindungsgemäßen Feuchtigkeitsdetektor an sich betrifft die vorliegenden Erfindung auch ein System zur Feuchtigkeitsdetektion mit einem wie oben beschriebenen Feuchtigkeitsdetektor, wobei das System erfindungsgemäß weiter zumindest eine Empfängereinheit aufweist, welcher zumindest eine Empfangsantenne zugeordnet ist, zum Empfangen und Anzeigen einer Stärke eines vom Feuchtigkeitsdetektor gesendeten Signals. Dabei wird die Stärke des vom Feuchtigkeitsdetektor gesendeten Signals als Maß für den zu detektierenden Feuchtigkeitsgrad erfindungsgemäß verwendet.
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Bei dem erfindungsgemäßen System ist die zumindest eine Empfangsantenne in einem vorab definierten maximalen Abstand vom Feuchtigkeitsdetektor entfernt angeordnet und/oder in einem vorab definierten gegenüber dem maximalen Abstand reduzierten Abstand vom Feuchtigkeitsdetektor entfernt angeordnet. Damit können, je nach Signalstärke, bzw. je nach Abstand, unterschiedliche Sendeleistungen den unterschiedlichen zu detektierenden Feuchtegraden zugeordnet werden, wie im folgenden im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren noch näher erläutert werden wird.
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Bevorzugt beträgt der maximale Abstand 0,8 bis 1,2 m, besonders bevorzugt 1,0 m. Ebenfalls bevorzugt kann der reduzierte Abstand 0,2 bis 0,4 m betragen, besonders bevorzugt 0,3 m. Mit diesen Abständen ist eine praktikable Handhabung bei zuverlässiger Feuchtedetektion erfindungsgemäß mit dem System aus Feuchtigkeitsdetektor und Empfängereinheit möglich.
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Die Empfängereinheit kann dabei als mobiles Gerät oder als stationäres Gerät ausgebildet sein.
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Mit dem erfindungsgemäßen Feuchtigkeitsdetektor bzw. dem erfindungsgemäßen System aus Feuchtigkeitsdetektor und Empfängereinheit kann das erfindungsgemäße Verfahren zur Feuchtigkeitsdetektion mit den folgenden Verfahrensschritten durchgeführt werden:
- Bereitstellen eines Feuchtigkeitstdetektors zum Anhaften an einen zu detektierenden Bereich, mit mindestens einem Träger, mindestens einem RFID-Chip, der in oder auf dem Träger angeordnet ist, wobei dem RFID-Chip eine Antenne zu geordnet ist, und mindestens einem offenporigen Schaummaterial, welches zumindest an den RFID-Chip angrenzend angeordnet ist,
- Bereitstellen einer Empfängereinheit, welcher zumindest eine Empfangsantenne zugeordnet ist zum Empfangen und Anzeigen einer Stärke eines vom Feuchtigkeitsdetektor gesendeten Signals, Anhaften des Feuchtigkeitssensors an dem zu detektierenden Bereich,
- Erfassen des vom Feuchtigkeitsdetektor gesendeten Signals durch die Empfängereinheit,
- Ermitteln eines Feuchtegrads in Abhängigkeit der Stärke des erfassten Signals. Dabei wird erfindungsgemäß ein räumlicher Abstand zwischen dem Feuchtigkeitsdetektor und der Empfängereinheit und die Stärke des erfassten Signals als Maß für den Feuchtegrad verwendet. Dabei ist einem bei definiertem maximalen Abstand mit voller Stärke erfassten Signal die Trockenheit des zu detektierenden Bereichs als Feuchtegrad zugeordnet. Ferner ist einem bei definierten reduzierten Abstand mit gegenüber der vollen Stärke geringerer Stärke erfassten Signal ein gegenüber einem höheren Feuchtegrad geringerer Feuchtegrad zugeordnet, und keiner erfassbaren Stärke des erfassten Signals ist bei maximalem Abstand und/oder bei reduziertem Abstand der höhere Feuchtegrad zugeordnet. Es wird also entweder ein Signal höherer bzw. voller Stärke bei maximalem Abstand und/oder reduziertem Abstand erfasst, was Trockenheit entspricht, oder es wird bei reduziertem Abstand ein Signal geringerer Stärke erfasst, was einem im Vergleich zu einem höheren Feuchtegrad geringeren Feuchtegrad entspricht, oder es wird weder bei maximalem Abstand noch bei reduziertem Abstand ein Signal erfasst, da keine erfassbare Stärke des Signals, ausgesendet vom Feuchtigkeitsdetektor vorliegt, was einem höheren Feuchtegrad entspricht.
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Auf die erfindungsgemäße Weise kann somit einfach und schnell sowie sehr zuverlässig mit geringem konstruktivem Aufwand eine zuverlässige Feuchtedetektion erfolgen.
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Um die Zuverlässigkeit der Feuchtedetektion erfindungsgemäß weiter zu erhöhen, kann die Sendefähigkeit des RFID-Chips nach dem Schritt des Bereitstellens und/oder nach dem Schritt des Anhaftens getestet werden.
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Die Werte der Bereiche für den maximalen Abstand bzw. für den reduzierten Abstand sind weiter oben in der Beschreibung bereits angegeben.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beispielhaft erläuterten Ausführungsformen näher beschrieben werden.
- 1 zeigt eine schematische Draufsicht eines Feuchtigkeitsdetektors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
- 2 zeigt eine schematische teilweise geschnittene Seitennsicht eines Feuchtigkeitsdetektors gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
- 3 zeigt eine schematische teilweise geschnittene Seitennsicht eines Feuchtigkeitsdetektors gemäß einer noch weiteren Ausführungsform der Erfindung; und
- 4 zeigt eine schematische teilweise perspektivische Ansicht von oben auf eine Anwendungssituation des Feuchtigkeitsdetektors im System mit einer Empfängereinheit gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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Die 1 zeigt in einer schematischen Draufsicht einen Feuchtigkeitsdetektor 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die Größenverhältnisse sind dabei nicht maßstabsgerecht dargestellt, dies gilt auch für die weiteren Ansichten der 2, 3 und 4.
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Der erfindungsgemäße Feuchtigkeitssensor 1 ist ausgebildet zum Anhaften an einen zu detektierenden Bereich und weist mindestens einen Träger 2 auf, sowie einen RFID- Chip 3, der in oder auf dem Träger 2 angeordnet ist, wobei dem RFID-Chip 3 eine Antenne 4 zugeordnet ist. Der RFID-Chip 3 ist dabei ein RFID-Chip ohne eigene Feuchtigkeitsdetektionsfunktion.
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2 zeigt in einer schematischen Schnittansicht einen Feuchtigkeitsdetektor 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Der Feuchtigkeitsdetektor 1 ist dabei mit mindestens einem Träger 2 und einem an dem Träger angeordneten RFID-Chip mit zugeordneter Antenne 4 ausgebildet. Der RFID-Chip 2 und die Antenne 4 sind dabei an das offenporige Schaummaterial 5 angrenzend angeordnet. Die anhaftende Ausbildung ist in Form einer zumindest abschnittsweise vorhandenen Klebeschicht 6, gemäß der Darstellung der 2 zumindest in einem Bereich eines Abschnitts des Trägers 2, vorgesehen. Die Klebeschicht 6 kann mit einer Abdeckfolie abgedeckt sein, welche vor Anordnen des Feuchtigkeitsdetektors 1 an einen zu detektierenden Bereich entfernt werden müsste. Gemäß der Darstellung der 2 ist der Träger 2 U-förmig umgefaltet und das offenporige Schaummaterial 5 ist zumindest abschnittsweise zwischen dem U-förmig umgefalteten Träger 2 angeordnet, wobei auch die Antenne 4 zumindest abschnittsweise der u-förmigen Umfaltung folgt, woraus sich eine verbesserte Sendeleistung ergeben kann.
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Die 3 zeigt in einer schematischen Schnittansicht eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Feuchtigkeitsdetektors 1. Dabei ist der Träger 2 nicht, wie in der Darstellung der 2, U-förmig umgefaltet. Ferner ist in der Darstellung der 3 die anhaftende Ausbildung des Feuchtigkeitsdetektors 1 in Form einer abschnittsweisen magnetischen Ausstattung des Feuchtigkeitsdetektors vorgesehen. In der Darstellung der 3 ist die magnetische Ausstattung in Form einer magnetischen Beschichtung 7 auf dem offenporigen Schaummaterial 5 ausgebildet.
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Generell können die Ausführungsformen hinsichtlich der anhaftenden Ausbildung des Feuchtigkeitsdetektors 1, wie in den 2 und 3 dargestellt, entsprechend alternativ vorgesehen sein, d.h. es kann jeweils entweder eine Klebeschicht 6 (in 3 statt und/oder zusätzlich zu der magnetischen Beschichtung 7) oder eine magnetische Beschichtung 7 (in 2 statt und/oder zusätzlich zu der Klebeschicht 6) vorgesehen sein. Die Klebeschicht 6 und/oder die magnetische Beschichtung 7 kann alternativ am Träger 2 und/oder auch an dem offenporigen Schaummaterial 5 einzeln oder auch zusammen angebracht sein. Wie erwähnt, ist auch eine kombinierte Ausgestaltung mit Klebeschicht 6 und magnetischer Beschichtung 7 möglich.
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Die 4 zeigt in einer Draufsicht abschnittsweise ein System zur Feuchtigkeitsdetektion gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Jeweilige Feuchtigkeitsdetektoren 1 sind dabei an zu detektierenden Bereichen 10 angebracht. Der zu detektierende Bereich 10 ist dabei je ein linker bzw. rechter Fußraum eines Kraftfahrzeugs, wie schematisch in 4 angedeutet ist. Die Feuchtigkeitsdetektion erfolgt erfindungsgemäß mit einer Empfängereinheit 8 und zugeordneter Empfangsantenne 9, welche als jeweils mobiles Gerät ausgebildet ist. Die jeweilige Empfängereinheit 8 kann, entgegen der Darstellung der 4, auch als stationäres Gerät ausgebildet sein.
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Mit der Anordnung von einem oder mehreren Feuchtigkeitsdetektoren 1 an verschiedenen zu detektierenden Bereichen 10 und einer Empfängereinheit 8 mit einer Empfangsantenne 9, wie in 4 dargestellt, kann gemäß dem folgenden erfindungsgemäßen Verfahren die Feuchtigkeitsdetektion vorgenommen werden. Dazu wird das von einem jeweiligen Feuchtigkeitsdetektor 1 gesendete Signal durch die jeweilige Empfängereinheit 8 bzw. die zugeordnete Empfangsantenne 9 erfasst. Der Feuchtegrad wird dann in Abhängigkeit der Stärke des erfassten Signals ermittelt, wobei ein räumlicher Abstand zwischen dem jeweiligen Feuchtigkeitsdetektor 1 und der jeweiligen Empfängereinheit 8 bzw. der Empfangsantenne 9 und die Stärke des so erfassten Signals als Maß für den Feuchtegrad verwendet wird. Einem definierten maximalen Abstand im Bereich von 0,8 bis 1,2 m wird dabei bei einem mit voller Stärke erfassten Signal Trockenheit des jeweils zu detektierenden Bereichs 10 zugeordnet. Bei definiertem reduzierten Abstand im Bereich von 0,2 bis 0,4 m mit gegenüber der vollen Stärke geringeren Stärke erfassten Signal wird ein gegenüber einem noch höheren Feuchtegrad geringerer Feuchtegrad zugeordnet. Falls keine erfassbare Stärke des erfassten Signals bei maximalem Abstand und/oder bei reduziertem Abstand vorliegt, wird dem der (noch) höhere Feuchtegrad zugeordnet.
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Somit ist erfindungsgemäß auf konstruktiv einfache Weise zuverlässig eine Feuchtegraddetektion zumindest in drei Stufen auf konstruktiv einfache Weise möglich.
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Obwohl zumindest beispielhafte Ausführungsformen in der vorhergehenden Beschreibung gezeigt wurden, können verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden. Die genannten Ausführungsformen sind lediglich Beispiele und nicht dazu vorgesehen, den Gültigkeitsbereich, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration der Feuchtigkeitsdetektion in irgendeiner Weise zu beschränken. Vielmehr stellt die vorhergehende Beschreibung dem Fachmann einen Plan zur Umsetzung zumindest einer beispielhaften Ausführungsform der Feuchtigkeitsdetektion zur Verfügung, wobei zahlreiche Änderungen in der Funktion und der Konstruktion der Feuchtigkeitsdetektion von in beispielhaften Ausführungsformen beschriebenen Komponenten gemacht werden können, ohne den Schutzbereich der angefügten Ansprüche und ihrer rechtlichen Äquivalente zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Feuchtigkeitsdetektor
- 2
- Träger
- 3
- RFID-Chip
- 4
- Antenne
- 5
- offenporiges Schaummaterial
- 6
- Klebeschicht
- 7
- magnetische Beschichtung
- 8
- Empfängereinheit
- 9
- Empfangsantenne
- 10
- zu detektierender Bereich
