DE2365826C3 - Kapazitiver Feuchtigkeitsfühler - Google Patents

Kapazitiver Feuchtigkeitsfühler

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DE2365826C3 DE19732365826 DE2365826A DE2365826C3 DE 2365826 C3 DE2365826 C3 DE 2365826C3 DE 19732365826 DE19732365826 DE 19732365826 DE 2365826 A DE2365826 A DE 2365826A DE 2365826 C3 DE2365826 C3 DE 2365826C3
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Tuomo Sakari Helsinki Suntola
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Vaisala Oy
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Vaisala Oy
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    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
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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)

Patentansprüche:
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.
DE19732365826 1972-10-12 1973-10-10 Kapazitiver Feuchtigkeitsfühler Expired DE2365826C3 (de)

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