DE2365826C3 - Kapazitiver Feuchtigkeitsfühler - Google Patents
Kapazitiver FeuchtigkeitsfühlerInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen kapazitiven Feuchtigkeitsfühler gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
Bei einem in der US-PS 34 53 143 beschriebenen Fühler dieser Art ist auf ein Glassubstrat ein erster
dünner Goldfilm als eine erste Elektrode aufgebracht, auf der eine homogene SiO2-Schicht als Dielektrikum
sitzt, die ihrerseits mit einem weiteren Goldfilm als zweite Elektrode beschichtet ist. Dabei wird von der
Erkenntnis ausgegangen, daß ein dünner Film aus schnellverdampften Quarz eine variable Impedanz
bildet, die stark feuchtigkeitsabhängig ist. Zum Aufdampfen der SiO2-Schicht wird eine elektrostatisch
fokussierte Elektronenkanone verwendet, die sicherstellt, daß die Schicht homogen und die Aufdampfbedingungen
reproduzierbar sind.
Ein wesentlicher Nachteil dieses bekannten Fühlers liegt darin, daß der Aufwand beim Aufdampfen des
anorganischen S1O2 erheblich ist und hohe Fühlerkosten
bedingt.
Die US-PS 31 68 829 zeigt einen ganz andersartigen kapazitiven Feuchtigkeitsfühler, der aus einer Polymerhaut
besteht, die beiderseits auf sie aufgebrachte Elektroden trägt. Die Polymerhaut übt also zugleich
eine Stützfunktion aus, so daß sie nicht sehr dünn gehalten werden kann. Hieraus folgt einerseits eine
geringe mechanische Festigkeit des Fühlers und andererseits eine gewisse Trägheit, mit der die
Kapazität des Fühlers Feuchtigkeitsänderungen folgt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fühler der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1
angegebenen Gattung zu schaffen, der sich durch preiswerte Herstellung sowie hohe Empfindlichkeit und
geringe Trägheit auszeichnet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen
Mitteln gelöst.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Ui.teransprüche.
Die erfindungsgemäß vorgesehene dünne Polymerschicht läßt sich sehr einfach durch Eintauchen der mit
der Elektrodenanordnung versehenen hydrophoben Stützunterlage in eine Lösung eines Polymeren
herstellen und kann dabei außerordentlich homogen gehalten werden, so daß sie dem Fühler das gewünschte
Verhalten gibt.
Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer
Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen
F i g. 1 einen Fühler in Draufsicht und
Fig. 2 den Schnitt längs der Linie H-Il in Fig. 1.
Die Basis der Fühlerkonstruktion bildet eine bezüglich der Wasserabsorption passive, d. h. also hygrophobe
Stützunterlage l.wiez. B. eine Glasplatte od. dgl. Auf
die Stützunterlage 1 werden in von der Dür.nschichielektronik
her bekannter Weise, z. B. durch Überziehen mit Gold, Bodenelektroden 2 aufgebracht, an denen
mittels Schweißverbindungen oder Lötungen 6 Kontaktleitungcn
5 befestigt werden. An diesen wird die Kapazität C gemessen und auf irgendeine an sich
bekannte Weise angezeigt. Das aktive d. h. hygrophile Material im Fühler ist eine dünne weniger als 10 μηι
starke Polymerschicht 3.
Die Fühlerkonstruktion weist ferner eine dünne, für Wasserdampf durchlässige leitende Oberflächenschicht
4 auf, die durch Vakuumverdampfung, Sprühen oder chemisch aufgebracht wird. Die Oberflächenschicht 4
steht wegen der Polymerschicht 3 mit keiner der beiden Bodenelektroden 2 in galvanischer Berührung. Die zu
messende Kapazität C entsteht daher durch Reihenschaltung der in den Bereichen d und c zwischen den
Bodcnelektroden 2 und der leitenden Oberflächenschicht gebildeten Kapazitäten (F i g. 2).
Zum Anschließen der Kontaktleitung 5 an die Bodenelektroden 2 muß die Polymerschicht 3 nicht
notwendigerweise entfernt werden, denn die Polymerschicht 3 schmilzt unter Einwirkung der beim Schweißen
bzw. Löten zugeführten Wärme.
Die vorstehend beschriebene Fühlerkonstruktion kann auch so ausgeführt werden, daß die Bodenelektroden
2 mit einer dünnen Isolierschicht (nicht gezeigt) bedeckt sind, wobei die als Fühler arbeitende Kapazität
mit der von dieser Isolation gebildeten Kapazität in Reihe liegt. Hierbei kann man die aktive Polymerschicht
3 auch derart dünn gestalten, daß sie nicht mehr elektrisch zusammenhängend ist. Durch solche Verringerung
der Stärke der Polymerschicht läßt sich die Ansprechgeschwindigkeit des Fühlers noch weiter
erhöhen.
Der obenstehend beschriebene Fühler ist wie folgt hergestellt. Auf ein Glassubstrat mit verhältnismäßig
großen Ausmaßen wird eine Mehrzahl von Bodenelektrodenanordnungen aufmetallisiert. Anschließend wird
die Glasplatte in eine Lösung des Polymeren mit geeignetem Gehalt getaucht. Durch Variieren der
Geschwindigkeit, mit der die Glasplatte aus der Lösung
ή5 gehoben wird, und/oder durch Steuern der Lösungskonzentration
erzielt man auf der Stützunterlage eine Polymerschicht der gewünschten Stärke. Fernerhin
erreicht man eine gute Adhäsion zwischen der
Polymerschicht und der StStzunterlage. Nach erfolgtem Abdunsten des Lösungsmiuels werden auf der Polymersi
hicht in oben beschriebener Weise die für Wasserdampf durchlässigen und elektrisch leitenden Oberflächenschichten
aufgebracht. Die Glasplatte wird alsdann in geeignete Stücke zerschnitten, von denen jedes eine
fertige Fühlerkonstruktion enthält. Weiterhin wird das Anschließen der Kontaktleitungen in einer geeigneten
Phase ausgeführt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Kapazitiver Feuchtigkeitsfühler mit einer hygrophoben Stützunterlage, die zwei schichtförmige,
von der Meßspannung beaufschlagte Elektroden und eine als feuchtigkeitsempfindliches Dielektrikum
wirkende dünne Schicht aus hygrophilem Material trägt, dadurch gekennzeichnet,
daß beide Elektroden (2) unmittelbar auf der Stutzunterlage (1) angeordnet und von der als
Polymerschicht ausgebildeten hygrophilen Schicht (3) überdeckt sind, und daß auf der Polymerschicht
(3) eine für Wasserdampf durchlässige, elektrisch leitende Oberflächenschicht (4) galvanisch getrennt
von den Elektroden (2) vorgesehen ist
2. Feuchtigkeitsfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Elektroden (2)
und der Polymerschicht (3) eine dünne Isolierstoffschicht
vorgesehen ist.
3. Feuchtigkeitsfühler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerschicht (3) so dünn
ist, daß sie elektrisch nicht mehr zusammenhängend ist.
4. Feuchtigkeitsfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützunterlage
(1) aus Glas besteht.
5. Feuchtigkeitsfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden
(2) aus Gold bestehen.
6. Feuchtigkeitsfühler nach einem der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerschicht
(3) dünner als 10 μηι ist.
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Legal Events
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |