DE3310327C2 - - Google Patents

Info

Publication number
DE3310327C2
DE3310327C2 DE3310327A DE3310327A DE3310327C2 DE 3310327 C2 DE3310327 C2 DE 3310327C2 DE 3310327 A DE3310327 A DE 3310327A DE 3310327 A DE3310327 A DE 3310327A DE 3310327 C2 DE3310327 C2 DE 3310327C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
sensor
electrodes
reference level
impedance
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE3310327A
Other languages
English (en)
Other versions
DE3310327A1 (de
Inventor
Michihiro Kyoto Kyoto Jp Murata
Shoichi Kyoto Jp Kitao
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Publication of DE3310327A1 publication Critical patent/DE3310327A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE3310327C2 publication Critical patent/DE3310327C2/de
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08BSIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B19/00Alarms responsive to two or more different undesired or abnormal conditions, e.g. burglary and fire, abnormal temperature and abnormal rate of flow
    • G08B19/02Alarm responsive to formation or anticipated formation of ice
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/22Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance
    • G01N27/223Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance for determining moisture content, e.g. humidity
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0027General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
    • G01N33/0031General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector comprising two or more sensors, e.g. a sensor array

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Fühler zum Bestimmen unterschiedlicher Klima-Zustände.
Elektrische und elektronische Geräte und Anlagen müssen vor Feuchtigkeit durch Klimaeinflüsse geschützt werden. Dafür werden geeignete Feuchtesensoren benötigt. Es gibt auch Geräte, bei denen sowohl Feuchtigkeit als auch Frost zu ernsten Problemen führt. Zum Beispiel werden Kühlaggregate durch Vereisung bzw. Reifbildung in ihrer Kühlwirkung stark beeinträchtigt, so daß abgetaut werden muß. Für solche und andere Fälle werden Sensoren verlangt, die Eis- bzw. Reifbildung erkennen und melden können.
Bekannt ist bisher lediglich ein Vereisungssensor, bei dem unter Vereisungseinfluß eine Verschiebung der Resonanzfrequenz eines in Resonanz schwingenden Körpers stattfindet. Außerdem sind zum Beispiel ein Tausensor, in welchem ein Widerstandswert unter Tau-Einfluß verändert wird, und einige andere ähnliche Sensor-Typen bekannt.
Ferner ist eine Meldeanlage bekannt, die dazu dient, Nässe und Vereisung auf der Oberfläche von Straßen, Flugplatzpisten und dergleichen anzuzeigen (DE-OS 24 50 600). Sie besteht aus einer gedruckten Schaltungsplatte, deren isolierendes Substrat auf seiner einen Oberfläche ein erstes Paar von Abstand voneinander aufweisenden Kupferelektroden trägt, die einen ersten Kondensator bilden und an deren gegenüberliegenden Oberfläche ein zweites Paar von Elektroden angebracht sind, die einen zweiten Kondensator bilden. Die Oberfläche der Schaltungsplatte mit dem ersten Kondensator ist mit einer dünnen Schicht aus Epoxidharz bedeckt, wogegen die Elektroden der Unterseite von einer demgegenüber wesentlich dickeren Schicht bedeckt sind. Die solcherart aufgebaute Fühlereinheit ist in die Oberfläche der Straße und dergleichen derart eingebettet, daß die Elektroden des ersten Kondensators im wesentlichen mit dieser Oberfläche bündig sind und dem atmosphärischen Niederschlag ausgesetzt sind. Der zweite an der Unterseite befindliche Kondensator bleibt demgegenüber von Niederschlag unbeeinflußt. Die Meldesignale werden bei dieser Meldeanlage aufgrund einer Kapazitätsmessung erhalten, für die die genannten Kondensatoren mit einem Signalgemisch aus einem Signal niedrige Frequenz und einem Signal höherer Frequenz und im wesentlichen konstanter Amplitude beaufschlagt werden. Alternativ ist zusätzlich zum ersten Kondensator auf der Oberseite des Substrats ein Leitfähigkeitsfühler angebracht, dessen Fühlerelemente offen liegen, also direkt mit der Atmosphäre in Berührung kommen. In diesem Falle wird für die Kapazitätsmessung nur ein einziges, eine bestimmte Frequenz aufweisendes Meßsignal benötigt, welches dafür aber in der Meßschaltung mit dem Ausgangssignal des Leitfähigkeitsfühlers verknüpft wird.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Fühler anzugeben, der speziell für die Bestimmung der Klimazustände, also nicht der Zustände einer Oberfläche, im Hinblick auf deren Trockenheit, Taubildung und Vereisung geeignet ist, dabei deutlich voneinander unterscheidbare Signale für diese drei Zustände liefert, die mit einer relativ einfachen Auswerteschaltung ausgewertet werden können.
Die erfindungsgemäße Lösung der gestellten Aufgabe ist kurz gefaßt im Patentanspruch 1 angegeben.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.
Der Grundgedanke der Erfindung geht dahin, mehrere Sensorelemente, von denen jedes aus einem eine niedrigere Dielektrizitätskonstante als Eis aufweisenden Körper mit einem auf mindestens einer Körperoberfläche angeordneten Elektrodenpaar gebildet ist und zwischen seinen Elektroden in den drei verschiedenen Klimazuständen trocken, betaut und vereist deutlich unterschiedliche und definierte Impedanzwerte aufweist, mit einander zugekehrten Elektrodenpaaren in einem festgelegten Abstand sich gegenüberliegend anzuordnen.
Vorzugsweise sind die mit den Elektroden belegten Körper der Sensorelemente Keramiksubstrate.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Körper der Sensorelemente aus einem Material hergestellt, dessen Impedanzwert im trockenen Zustand überwiegend von seinem spezifischen elektrischen Widerstand und seiner Dielektrizitätskonstante, im vereisten Zustand von seiner Dielektrizitätskonstante und im betauten Zustand überwiegend durch hervorgerufene Ionenleitung in Wasser beeinflußt wird.
Der erfindungsgemäße Fühler kann mit einer Überwachungsvorrichtung für die drei Klimazustände trocken, betaut und vereist, die eine entsprechende Schaltung enthält, kombiniert werden.
Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten werden nachstehend unter Bezug auf eine Zeichnung in beispielsweiser Ausführungsform näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine grafische Darstellung der Impedanz-Charakteristik eines erfindungsgemäßen Fühlers für die drei Klimazustände "trocken", "betaut" und "vereist",
Fig. 2 bis 5 eine Montage-Perspektivansicht, eine Querschnittsdarstellung und zwei Elektrodenpaar-Draufsichten zu einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 6 und 7 Elektrodenpaar-Varianten eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung,
Fig. 8 und 9 ein schematisches Blockschaltbild und ein Detail-Schaltbild einer den erfindungsgemäßen Fühler für die Zustände "trocken", "betaut" und "vereist" enthaltenden Überwachungsvorrichtung, und
Fig. 10 und 11 grafische Darstellungen zum Verlauf der Ausgangsspannungen an Schaltungspunkten X bzw. Y in der Fig. 9.
Gemäß Fig. 1 unterliegen die Impedanzwerte mehrerer beispielsweise in einem gegebenen Abstand sich gegenüberliegend angeordneter Sensorelemente des erfindungsgemäßen Fühlers (siehe z. B. Fig. 3) in Abhängigkeit von den drei klimabedingten Zuständen Trockenheit, Taubildung und Vereisung bzw. Reifbildung einer charakteristischen Änderung. Der erfindungsgemäße Fühler hat, wie aus Fig. 1 entnehmbar ist, im trockenen Zustand die größte, im betauten Zustand die kleinste und im vereisten Zustand eine mittlere Impedanz.
Das in Fig. 2 bis 5 dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fühlers enthält zwei Sensorelemente in Form je einer mit einem Paar Kammelektroden 3 und 4 belegten Keramikplatte 1 (Fig. 4) und mit einem Paar Kammelektroden 5 und 6 belegten Keramikplatte 2 (Fig. 5), die nach Annäherung in Pfeilrichtung B (Fig. 2) durch isolierende Abstandhalter 7a und 7b gemäß Fig. 2 und 3 so zueinander fixiert sind, daß ihre mit den Kammelektrodenpaaren 3, 4 bzw. 5, 6 belegten Oberflächen sich in einem gegebenen Abstand gegenüberliegen. Von mit je einer zugeordneten Kammelektrode 3, 4, 5 bzw. 6 verbundenen Anschlußdrähten 3a, 4a, 5a und 6a sind jeweils die Drähte 3a und 6a zu einer Leitung 8a und die übrigen beiden zu den Kammelektroden 4 und 5 führenden Drähte 4a und 5a zu einer Leitung 8b vereinigt. Bei dem so hergestellten fertigen Fühler für die drei Zustände trocken/betaut/vereist liegen sich die Kammelektroden 3 und 5 sowie die anderen beiden Kammelektroden 4 und 6 jeweils mit in entgegengesetzten Richtungen verlaufenden sowie entweder direkt oder schräg versetzt gegenüberliegend angeordneten Kammzinken in dem gegebenen Abstand voneinander gegenüber. In einem zwischen den Kammelektrodenpaaren 3, 4 bzw. 5, 6 auf den Keramikplatten 1 und 2 gebildeten Spalt 9 (siehe Fig. 3) wird im Betrieb des Fühlers festgestellt, ob Trockenheit, ein betauter Zustand oder ein vereister Zustand vorliegt.
Es wird jeweils über die Leitungen 8a und 8b der im Keramikmaterial zwischen den ineinandergreifenden Kammelektroden der beiden individuellen Sensorelemente vorhandene Widerstands- oder Impedanzwert gemessen. Im trockenen Zustand, wenn sich in dem Spalt 9 nur Luft befindet, ist der erlangte Meßwert allein von der Eigenimpedanz und den Dielektrizitätskonstanten der beiden Keramikplatten 1 und 2 abhängig. Diese Keramikplatten 1 und 2 sind aus einem weiter unten erläuterten Material hergestellt, bei dem in durch Wassertröpfchen benetzten Zustand durch einsetzende Ionenleitung (Leitung II. Ordnung) ein Ionenfluß in den Wassertropfen hinein erzeugt wird, so daß elektrische Ströme fließen, die den Impedanzwert zwischen den Kammerelektroden auf einen sehr geringen Wert absinken lassen. Insbesondere bei starker Taubildung, wenn der ganze Spalt 9 mit Wasser gefüllt ist, besteht praktisch ein elektrischer Kurzschluß zwischen den beiden Leitungen 8a und 8b. Das Material der Keramikplatten 1 und 2 hat eine geringere Dielektrizitätskonstante als Eis, damit bei Eisbildung zwischen den sich gegenüberliegenden Kammelektrodenpaaren der beiden Sensorelemente der gemessene Impedanzwert im wesentlichen nur durch die Dielektrizitätskonstante von Eis bestimmt wird. Deshalb liegt der im vereisten Zustand des Fühlers nach Fig. 2 bis 5 gemessene Impedanzwert etwas niedriger als der sich im trockenen Zustand ergebende höchste Impedanzwert. Durch die erfindungsgemäße Anordnung von zwei sich am Spalt 9 gegenüberliegenden Sensorelementen 1 . . . und 2 . . . ist eine erwünschte deutliche Senkung des Impedanz- bzw. Meßwertes bei Reif- oder Eisbildung erreichbar. Der Verlauf der gemessenen Impedanzwerte für die drei Zustände trocken, betaut und vereist bei dem zuvor erläuterten Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 bis 5 entspricht der den strichpunktierten Abschnitt A umfassenden Kurve in Fig. 1.
Die Erfindung ist nicht auf das zuvor erläuterte und/oder in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. An Stelle von oder zusätzlich zu Kammelektroden gemäß Fig. 4 und 5 können als in Kontakt mit den Keramikplatten der Sensorelemente befindliche Elektrodenpaare auch andere geformte ebene Elektroden verwendet werden, beispielsweise Elektrodenanordnungen gemäß Fig. 6 und 7, deren Bahnen im Einbauzustand (ähnlich Fig. 1) sich symmetrisch gegenüberliegen. Außer dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel des Fühlers für die drei Zustände trocken, betaut und vereist mit nur zwei Sensorelementen sind erfindungsgemäß auch solche mit drei oder mehr Sensorelementen herstellbar, bei denen jedes zwischenliegende Sensorelement vorzugsweise beidseitig mit je einem Elektrodenpaar belegt sein kann.
Als Material für die erfindungsgemäßen Sensorelemente sind im Prinzip alle Werkstoffe geeignet, die eine geringere Dielektrizitätskonstante als Eis haben und im betauten Zustand Ionen in Wassertropfen abgeben. Die erfindungsgemäß verwendeten Werkstoffe bestehen im wesentlichen aus Titankomplex-Oxiden mit einem Ilmenit-(Titaneisen-)Kristallgefüge wie MgTiO₃, ZnTiO₃, FeTiO₃ oder dielektrischen Substanzen wie Forsterit und Steatit aus einem Steatit-MgO-BaTiO₃-System, BaO-TiO₃-NdO-System oder Mg · SiO₂-System. Sensorelemente, die aus oder unter Verwendung von Titankomplex-Oxiden mit Ilmenit-Kristallgefüge hergestellt sind, sind vorzugsweise entweder für Wechsel- oder Gleichstrom geeignet. Wenn dieses Material Hauptbestandteil der verwendeten Keramik ist, können auch ein oder mehrere Keramiksubstanzen mit anderem Kristallgefüge wie vom Perowskit-, Spinel-, Pyrochlor- oder Wolframbronze-Typ bis zu einem die gewünschten Eigenschaften nicht beeinträchtigenden Anteil und/oder anorganische Verbindungen wie Ton, Elemente der seltenen Erden, TiO₂, SiO₂, Bi₂O₃, ZnO, Fe₂O₃, Sb₂O₃, MnCO₃ und/oder WO₃ zugesetzt werden. Damit eine deutliche Unterscheidung zwischen den Zuständen "vereist" und "trocken" möglich ist, sollte der Temperaturkoeffizient der Dielektrizitätskonstante des verwendeten Materials bei 0°C vorzugsweise innerhalb 20% liegen; am besten wird diese Forderung durch ein zu 96% aus MgTiO₃ und 4% CaTiO₃ zusammengesetztes Material erfüllt. Es können auch Keramikmaterialien anderer Kristallgefügesysteme diversen Additiven, die den genannten Titankomplex-Oxiden mit Ilmenit-Kristallgefügetyp ähnlich sind, zugefügt werden.
Ein Beispiel:
Auf je einer Oberfläche von zwei je 40 mm langen, 6 mm breiten und 0,8 mm dicken Keramikplatten aus einem mittels eines üblichen Kalzinierungsverfahrens gewonnenen MgTiO₃-CaTiO₃-Keramikmaterial wurden aus Gold gegenüberliegende Kammelektroden mit einer Seitenlänge von 7,2 mm und gegenseitigen Zwischenabständen von 0,4 mm geformt und eingebrannt. Der Spalt zwischen den Elektroden der sich im fertigen Fühler gegenüberliegenden Elektroden betrug 0,3 mm.
Impedanzmessungen an diesem Fühler bei den drei Zuständen trocken, betaut und vereist führten bei einer Spannung von 1 V bei 100 Hz zu folgenden Ergebnissen: 110 MΩ im trockenen, 12 kΩ im betauten und 10 MΩ im vereisten Zustand. Alle drei Zustände sind also sehr genau definiert und unterscheidbar.
Nachdem dieser Fühler auch noch eine Versuchsreihe mit 1500 zyklischen Wechseln zwischen trockenen und betauten Zuständen durchlaufen hatte und dabei keine Auswanderung der Impedanzänderungs-Kennlinie festgestellt werden konnte, war es sicher, daß der geprüfte Trocken-, Tau- und Vereisungsfühler in jahrelangem Einsatz gute und gleichbleibende genaue Ergebnisse liefern wird.
Nachstehend wird in Verbindung mit dem Blockschaltbild von Fig. 8 ein Ausführungsbeispiel einer den oben beschriebenen Fühler enthaltende Vorrichtung zum Bestimmen der verschiedenen Klimazustände "trocken", "betaut" und "vereist" erläutert. An den Ausgang eines den erfindungsgemäßen Trocken-, Tau- und Vereisungsfühler enthaltenden Fühlerteils 10 sind eine von einer Vorgabeschaltung 13 einen ersten Bezugspegel als Vergleichsspannung erhaltende erste Komparatorschaltung 11 und eine von einer Vorgabeschaltung 14 mit einem anderen zweiten Bezugspegel als Vergleichsspannung gespeist zweite Komparatorschaltung 12 angeschlossen. Aus den jeweils vorhandenen Ausgangssignalen der beiden Komparatorschaltungen 11 und 12 erkennt eine nachgeschaltete (in der Zeichnung -·- eingegrenzt) Entscheidungsschaltung 15, ob der vorhandene Klimazustand in der zu überwachenden Atmosphäre trocken, betaut oder vereist ist.
Das vom Fühlerteil 10 abgegebene Ausgangssignal hat im trockenen Zustand den größten, im betauten Zustand den kleinsten und im vereisten Zustand einen mittleren Impedanzwert.
Die beiden Vorgabeschaltungen sind jeweils so eingestellt, daß daß der erste Bezugspegel in die Lücke zwischen den Impedanzwerten für den betauten und den vereisten Zustand und der zweite Bezugspegel in die Lücke zwischen den Impedanzwerten des Fühlerteils 10 für den trockenen und den vereisten Zustand fällt. Siehe hierzu Fig. 1.
Jede der beiden Komparatorschaltungen 11 und 12 vergleicht das der Fühlerimpedanz entsprechende Ausgangssignal des Fühlerteils 10 mit dem ersten bzw. dem zweiten Bezugspegel und gibt in dem Fall "Impedanz < Bezugspegel" ein hochliegendes Signal "H" und im entgegengesetzten Fall "Impedanz < Bezugspegel" ein tiefliegendes Signal "L" an die Entscheidungsschaltung 15 ab. Nach folgender Tabelle 1 ist aus den Signalen der Komparatorschaltungen der vorhandene Klima-Zustand erkennbar:
Tabelle 1
Die aus positiver Schaltungslogik gebildete Entscheidungsschaltung 15 enthält zwei Inverter (Umkehrglieder) I1, I2 und drei NOR-Glieder G1, G2, G3. Der Ausgang der ersten Komparatorschaltung 11 ist direkt mit einem Eingang des NOR-Gliedes G3 sowie über den Inverter I1 mit je einem Eingang der NOR-Glieder G1 und G verbunden. Der Ausgang der zweiten Komparatorschaltung 12 ist direkt mit jeweils dem anderen Eingang der NOR-Glieder G2 und G3 sowie über den Inverter I2 mit dem anderen Eingang des NOR-Glieds G1 verbunden.
Wenn sich das Fühlerteil 10 im trockenen Zustand befindet, geben (nach Tabelle) beide Komparatorschaltungen 11 und 12 hochliegende Signale H ab. Folglich führen beide Inverter I1 und I2 ausgangsseitig ein tiefliegendes Signal L, so daß nur das NOR-Glied G1 an seinen beiden Eingängen durch L-Signale angesteuert wird und dementsprechend allein ein H-Signal ausgibt. Im vereisten Zustand des Fühlerteils 10 führen das Signal H der ersten Komparatorschaltung 11 und das Signal L der zweiten Komparatorschaltung 12 dazu, daß nur das NOR-Glied G2 an beiden Eingängen ein L-Signal erhält und folglich allein ein H-Signal ausgibt. Im betauten Zustand des Fühlerteils 10 führen beide Komparatorschaltungen 11 und 12 am Ausgang das Signal L. Folglich erhält jetzt nur das NOR-Glied G3 an beiden Eingängen L-Signale, die veranlassen, daß jetzt ausschließlich am Ausgang des NOR-Gliedes G3 ein hochliegendes Signal H abgegeben wird.
Somit entspricht ein vorhandenes Signal am Ausgang von NOR-Glied G1 dem Zustand "trocken", ein Signal am Ausgang von NOR-Glied G2 dem Zustand "vereist" und ein Signal am Ausgang von NOR-Glied G3 dem Zustand "betaut". Mittels dieser unterschiedlichen Signalquellen kann jeder der drei zu überwachenden Klimazustände Trockenheit, Taubildung und Vereisung sicher unterschieden und gemeldet werden.
Die zuvor in Verbindung mit Fig. 8 erläuterte Vorrichtung zur Bestimmung der drei Klimazustände trocken, betaut und vereist ist in dem Schaltbild von Fig. 9 mehr detailliert dargestellt. Einer der von Fig. 8 ähnlichen Entscheidungsschaltung 25 (strichpunktiert umgrenzt) sind der hier mit 20 bezeichnete erfindungsgemäße Trocken-, Tau- und Vereisungsfühler, ein MOS-FET 26, zwei Komparatoren 21 und 22, zwei variable Widestände 23 und 24 zur Vor- und Eingabe des ersten und zweiten Bezugspegels in den jeweils zugeordneten Komparator 21 bzw. 22 und einige nicht näher bezeichnete Widerstände vorgeschaltet. Im Betrieb bewirken klimaabhängige Impedanzänderungen zwischen den Ausgängen des Fühlers 20 Spannungsänderungen am Gate des MOS-FET 26, welcher ein von diesem Eingangssignal abhängiges verstärktes umgekehrtes Ausgangssignal an je einen Eingang der beiden Komparatoren 21 und 22 abgibt. Die Widerstände 23 und 24 sind so eingestellt, daß der erste Bezugspegel für Komparator 21 zwischen den Transistor-Ausgangsspannungswerten für den vereisten und den betauten Zustand, und der zweite Bezugspegel für Komparator 22 zwischen den Ausgangsspannungswerten für den trockenen und den vereisten Zustand liegt, siehe hierzu Fig. 11. Es werden also die von den Impedanzänderungen des Fühlers 20 abhängigen Ausgangsspannungen des MOS-FET 26 durch die zwei Komparatoren 21 und 22 mit dem ersten bzw. zweiten Bezugsspannungspegel verglichen. Ähnlich wie bei der Schaltung von Fig. 8 geben die Komparatoren 21 und 22 jeweils dann, wenn die Ausgangsspannung des MOS-FET 26 größer als der betreffende Bezugsspannungspegel ist, ein hochliegendes Signal H und im entgegengesetzten Fall (Bezugspegel < Transistorausgangsspannung) ein tiefliegendes Signal L ab. Die Ausgangssignale der Komparatoren 21, 22 entsprechen somit genau den in der Tabelle 1 angegebenen Ausgangssignalen der Schaltungen 11, 12 aus Fig. 8, so daß auch die Erkennungsschaltung 25 sehr ähnlich wie die Schaltung 15 in Fig. 8 arbeitet und nicht noch einmal erläutert werden muß.
Bei den Schaltungen 8 und 9 handelt es sich lediglich um ein Beispiel für viele Möglichkeiten zur Gestaltung einer Klima-Überwachungsvorrichtung o. dgl. in Verbindung mit einem erfindungsgemäßen Fühler für die Klimazustände Trockenheit, Taubildung und Vereisung.

Claims (2)

1. Fühler für die Bestimmung der Klima-Zustände Trockenheit, Taubildung und Vereisung mit durch ein Dielektrikum elektrisch voneinander isolierten Elektroden als Sensor, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor aus zwei Sensorelementen (1, 3, 4; 2, 5, 6) besteht, die jeweils aus einem eine niedrigere Dielektrizitätskonstante als Eis aufweisende Keramikkörper und einen mit Flächenkontakt auf der Oberfläche desselben angeordneten Paar elektrisch voneinander isoliert Elektroden (3, 4; 5, 6) gebildet sind, daß die beiden Sensorelemente in einem festgelegten Abstand voneinander derart angeordnet sind, daß die Elektrodenpaare einander zugekehrt sind und damit einen Sensorspalt (9) bilden, und daß die Elektroden der beiden Sensorelemente paarweise elektrisch miteinander verbunden sind.
2. Vorrichtung mit einem Fühler nach Anspruch 1, zur Bestimmung der Klima-Zustände Trockenheit, Taubildung und Vereisung, gekennzeichnt durch
  • - eine erste Vorgabeschaltung (z. B. 13) zum Einstellen eines zwischen dem Mittelwert und dem Kleinstwert der zwischen den Elektroden (z. B. 3, 4) des Sensorelements meßbaren Impedanz liegenden ersten Bezugspegels,
  • - eine zweite Vorgabeschaltung (z. B. 14) zum Einstellen eines zwischen dem Mittelwert und dem Höchstwert der zwischen den Elektroden des Sensorelements meßbaren Impedanz liegenden zweiten Bezugspegels,
  • - je eine erste und zweite Komparatorschaltung (z. B. 11, 12) zum Vergleichen des ersten Bezugspegels aus der ersten Vorgabeschaltung bzw. des zweiten Bezugspegels aus der zweiten Vorgabeschaltung mit dem zwischen den Elektroden des Sensorelements vorhandenen Impedanzwert und
  • - eine Entscheidungsschaltung (z. B. 15) zur Erkennung und Unterscheidung
    • -- eines trockenen Zustands, wenn nach Signalen der beiden Komparatorschaltungen die Impedanz zwischen den Elektroden größer als der erste und der zweite Bezugspegel ist,
    • -- eines vereisten Zustands, wenn nach den vorliegenden Signalen der beiden Komparatorschaltungen die Impedanz zwischen den Elektroden größer als der erste Bezugspegel aber kleiner als der zweite Bezugspegel ist, oder
    • -- eines betauten Zustands, wenn nach den Signalen der beiden Komparatorschaltungen die Impedanz zwischen den Elektroden kleiner als der erste und der zweite Bezugspegel ist.
DE19833310327 1982-03-24 1983-03-22 Klima-fuehler Granted DE3310327A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57048415A JPS58165050A (ja) 1982-03-24 1982-03-24 乾燥・結露・着霜識別センサ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE3310327A1 DE3310327A1 (de) 1983-09-29
DE3310327C2 true DE3310327C2 (de) 1991-01-17

Family

ID=12802671

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19833310327 Granted DE3310327A1 (de) 1982-03-24 1983-03-22 Klima-fuehler

Country Status (4)

Country Link
US (1) US4522060A (de)
JP (1) JPS58165050A (de)
DE (1) DE3310327A1 (de)
GB (1) GB2117123B (de)

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3444171A1 (de) * 1984-12-04 1986-06-05 Fritz Eichenauer GmbH & Co KG, 6744 Kandel Fuehlereinrichtung zum erkennen von reifniederschlaegen
US5134380A (en) * 1986-02-10 1992-07-28 Otakar Jonas Icing detector and method
US4780664A (en) * 1986-10-10 1988-10-25 Frank Asuini Corrosion sensor for measuring the corrosion loss and the instantaneous corrosion rate
US4805070A (en) * 1987-10-22 1989-02-14 Ppg Industries, Inc. Capacitive coupled moisture sensor
DE3740719A1 (de) * 1987-12-01 1989-06-15 Endress Hauser Gmbh Co Verfahren und anordnung zur messung des wasserdampf-taupunkts in gasen
US4801865A (en) * 1988-01-19 1989-01-31 California Sensor Corporation Moisture sensor probe with at least two groups of resistive arrays
US5040411A (en) * 1989-12-27 1991-08-20 Ppg Industries, Inc. Windshield moisture sensor
US5184077A (en) * 1990-04-05 1993-02-02 G-C Acquisition, Inc. Abrasion-resistant, high pressure dielectric sensors
US5635845A (en) * 1992-09-22 1997-06-03 Brigham Young University Detection of cross-linking in pre-cure stage polymeric materials by measuring their resistance
DE4305934B4 (de) * 1993-02-26 2004-09-30 CiS Institut für Mikrosensorik gGmbH Anordnung von Sensoren zur Messung der Luftfeuchte
US5523959A (en) * 1994-04-25 1996-06-04 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Ice detector and deicing fluid effectiveness monitoring system
BE1009810A3 (fr) * 1995-12-07 1997-08-05 Hugues A F Lahaut Sonde psychrometrique a peignes interpenetres.
US6323659B1 (en) 1998-04-29 2001-11-27 General Electric Company Material for improved sensitivity of stray field electrodes
US6114863A (en) * 1998-04-29 2000-09-05 General Electric Company Method for determining the presence of water in materials
US6214487B1 (en) * 1999-02-01 2001-04-10 Motorola, Inc. Integral sensors for monitoring a fuel cell membrane and methods of monitoring
US20080250796A1 (en) * 2005-02-15 2008-10-16 Control Devices, Inc. Methods and Apparatus for Detecting and Making Ice
US20060286922A1 (en) * 2005-06-14 2006-12-21 Clifford Roux Exhaust fan controller
JP5408069B2 (ja) * 2010-08-06 2014-02-05 株式会社デンソー センサ制御装置及びこれを備える排気処理システム
US10082476B2 (en) * 2013-12-20 2018-09-25 Ncr Corporation Sensing of media items
US20160025403A1 (en) * 2014-07-28 2016-01-28 Infineon Technologies Austria Ag Temperature regulating system and method of deicing the temperature regulating system
EP3078964B1 (de) * 2015-04-09 2017-05-24 Honeywell International Inc. Sensoren der relativen feuchtigkeit und verfahren
US9983171B2 (en) 2015-07-28 2018-05-29 Ppg Industries Ohio, Inc. Aerospace transparency having moisture sensors
US9975646B2 (en) 2015-07-28 2018-05-22 Ppg Industries Ohio, Inc. Aerospace transparency having moisture sensors
WO2018141395A1 (en) 2017-02-03 2018-08-09 Arcelik Anonim Sirketi Printed circuit board with an improved condensation sensor circuit application
CN109900743A (zh) * 2017-12-11 2019-06-18 圣邦微电子(北京)股份有限公司 一种电路板浸湿检测系统
US10466201B2 (en) 2018-02-01 2019-11-05 FPG Industries Ohio, Inc. Complex impedance moisture sensor and sensing method
FR3093394B1 (fr) * 2019-02-28 2021-10-29 Valeo Systemes Thermiques Detection d'humidite destinee a un moto-ventilateur de face avant d'un vehicule automobile

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB557614A (en) * 1941-08-28 1943-11-29 British Thomson Houston Co Ltd Improvements relating to means for the detection of the presence of moisture in an atmosphere
BE492403A (de) * 1948-11-26
US3255324A (en) * 1962-05-28 1966-06-07 Energy Conversion Devices Inc Moisture responsive resistance device
GB1031739A (en) * 1963-11-07 1966-06-02 Wayne Kerr Lab Ltd Improvements in or relating to humidity sensing elements and their manufacture
US3287974A (en) * 1964-03-30 1966-11-29 Holley Carburetor Co Ice condition detection device
GB1138195A (en) * 1965-04-22 1968-12-27 Colt Ventilation & Heating Ltd Improvements in or relating to moisture-sensitive devices
US3422677A (en) * 1966-06-21 1969-01-21 Holley Carburetor Co Ice condition detecting device
GB1206594A (en) * 1966-12-19 1970-09-23 British Iron Steel Research Improvements relating to moisture detectors
US3540278A (en) * 1968-09-04 1970-11-17 Whirlpool Co Moisture sensor
GB1257155A (de) * 1969-02-06 1971-12-15
US3900815A (en) * 1971-07-26 1975-08-19 Naoyoshi Taguchi Element for detection of combustible gases and smoke
US4007435A (en) * 1973-07-30 1977-02-08 Tien Tseng Ying Sensor device and method of manufacturing same
US3873927A (en) * 1973-11-05 1975-03-25 Surface Systems System for detecting wet and icy surface conditions
GB1586117A (en) * 1977-06-22 1981-03-18 Rosemount Eng Co Ltd Solid state sensor element
US4419889A (en) * 1981-03-27 1983-12-13 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Moisture sensitive device

Also Published As

Publication number Publication date
US4522060A (en) 1985-06-11
GB8307941D0 (en) 1983-04-27
DE3310327A1 (de) 1983-09-29
GB2117123B (en) 1986-01-02
JPH0241704B2 (de) 1990-09-19
GB2117123A (en) 1983-10-05
JPS58165050A (ja) 1983-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3310327C2 (de)
DE2852569C2 (de)
DE2450600C2 (de) Feuchtigkeitsmeldeanlage
DE4041160C2 (de) Feuchtigkeitssensor für Windschutzscheiben
DE10152777A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung der Qualität eines Mediums, insbesondere eines Schmier- und/oder Kühlmittels
DE4231616C2 (de) Kapazitiver Sensor
DE10256064B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Wassergehalts und der Leitfähigkeit in Böden und Schüttgütern
EP1828524A1 (de) Sensor mit kapazitivem messprinzip
EP1740935A1 (de) Feldeffekttransistor für messungen an biokomponenten
DE3021164A1 (de) Elektrostatische abschirmung fuer ein elektrisches leiterelement
EP1804557A1 (de) Elektronik-Sicherheits-Modul
DE3211541A1 (de) Stromschiene hoher kapazitanz
EP1804559A2 (de) Elektronik-Sicherheits-Modul
EP1969332A2 (de) Messvorrichtung
EP2315013A1 (de) Feuchtesensor
DE3709533C2 (de)
DE4221385C2 (de) Bauelement zur potentialfreien Strommessung
DE102004056134B3 (de) Anordnung zur Detektion von Schnee und/oder Eis an Gleisanlagen
DE3237244C2 (de) Tau- und Frostfühler
DE4336922A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Messung und Bewertung der Neigung eines Fahrzeugs
DE19949612C2 (de) Kapazitiv messender Sensor und Anordnung
AT504406B1 (de) Messvorrichtung
DE102010027130A1 (de) Modul und Anordnung zur Messung eines Hochfrequenzstroms durch einen Leiter
EP0191899B1 (de) Sensor zur Messung elektrischer Eigenschaften im elektrischen Feld
DE102015220271A1 (de) Magnetischer Temperatursensor, Verfahren zur Bestimmung einer Temperatur

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition