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
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
- G08B19/00—Alarms responsive to two or more different undesired or abnormal conditions, e.g. burglary and fire, abnormal temperature and abnormal rate of flow
- G08B19/02—Alarm responsive to formation or anticipated formation of ice
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/22—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance
- G01N27/223—Investigating 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
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
- G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
- G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
- G01N33/0031—General 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.
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:
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.
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)
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)
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 |
-
1982
- 1982-03-24 JP JP57048415A patent/JPS58165050A/ja active Granted
-
1983
- 1983-03-21 US US06/477,410 patent/US4522060A/en not_active Expired - Lifetime
- 1983-03-22 DE DE19833310327 patent/DE3310327A1/de active Granted
- 1983-03-23 GB GB08307941A patent/GB2117123B/en not_active Expired
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 |