DE69309659T2

DE69309659T2 - Feuchtesensor

Info

Publication number: DE69309659T2
Application number: DE69309659T
Authority: DE
Inventors: Robert Huw Lloyd
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-01-13
Filing date: 1993-01-08
Publication date: 1997-11-13
Anticipated expiration: 2013-01-09
Also published as: EP0621949A1; WO1993014395A1; DE69309659D1; GB9200583D0; US5568747A; ATE151531T1; EP0621949B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Feuchtesensor und genauer gesagt einen Feuchtesensor, der so ausgelegt ist, daß er verwendet werden kann, um den Feuchtegehalt in Holz zu erfassen, obgleich der Sensor der Erfindung auch andere Anwendungszwecke finden kann.
Ein Feuchtesensor ist bekannt aus DE-A-3538463.
Es sollte anerkannt werden, daß die Leistungsfähigkeit und Haltbarkeit von Holz abhängig ist von seinem Feuchtegehalt. Es ist somit wünschenswert, in der Lage zu sein, den Feuchtegehalt von Holz zu messen.
Viele Feuchtemeßgeräte sind bisher vorgeschlagen worden, die den Feuchtegehalt von Holz messen können, aber die meisten dieser Meßgeräte beruhen auf dem Einführen von zwei Spitzen oder Elektroden in das Holz und dem anschließenden Messen des elektrischen Widerstandes zwischen den Spitzen oder Elektroden.
Solch eine Technik ist sehr stark anfällig für Fehler, da der elektrische Widerstand zwischen den Spitzen von dem Grad der Einführung in das Holz, der Natur irgendeiner auf der Außenseite des Holzes vorhandenen Farbe und vielen anderen ähnlichen Faktoren abhängt. Auch können solche Feuchtemeßgeräte nur verwendet werden, um die Feuchte von Holz zu bestimmen, bei dem Zugang zur Oberfläche des Holzes gewonnen werden kann.
Die folgende Erfindung strebt an, einen verbesserten Feuchtesensor bereitzustellen.
Gemäß dieser Erfindung wird ein Feuchtesensor zur Verfügung gestellt, wobei der Sensor ein längliches Element aus einem feuchtigkeitsabsorbierenden Material mit zwei gegenüberliegenden Seitenflächen umfaßt, wobei die zwei gegenüberliegenden Seitenflächen mit leitfähigem Material versehen sind, das sich über eine vorab bestimmte Fläche derselben erstreckt, wobei es ein Kabel mit zwei Leitern gibt, die jeweils mit den Flächen aus elektrisch leitfähigem Material verbunden sind, wobei das Element in einer Hülse aus elektrisch isolierendem Material eingekapselt ist, wobei die Hülse derart ist, daß eine Stirnfläche des Sensors freigelegt ist, wobei es mehrere Öffnungen oder Perforierungen in der Hülse gibt, die wenigstens einen Teil des Elementes freilegen, wobei der Sensor so gestaltet ist, daß er einer Umgebung ausgesetzt werden kann, deren Feuchtigkeitsgrad von dem Sensor erfaßt werden soll.
Vorzugsweise sind die Öffnungen oder Perforierungen an den Enden von sich durch das Element erstreckenden Bohrungen vorgesehen.
Geeigneterweise erstrecken sich die Bohrungen durch Teile des Elements, die nicht mit besagtem leitfähigem Material versehen sind.
Vorzugsweise liegt das elektrisch leitfähige Material in der Form von leitfähiger Farbe vor, wie etwa einer Silberfarbe.
Vorteilhafterweise sind die Leiter des Kabels an dem/das leitfähigen/leitfähige Material gesichert oder geklebt.
Vorteilhafterweise ist das absorbierende Material Holz.
Geeigneterweise weist das absorbierende Material eine Größe von ungefähr 1,8 mm auf 1,8 mm auf 8 mm auf.
Die Hülse kann eine wärmegeschrumpfte Hülse aus Kunststoffmaterial sein, die das leitfähige Material überdeckt.
Die Erfindung betrifft auch die Verwendung eines Sensors, wie oben beschrieben, zusammen mit einem Feuchtmeßgerät oder einem Feuchteüberwachungsgerät, und der Sensor kann von einem Mikroprozessor abgefragt werden. Der Sensor kann über eine Telefonleitung oder dergleichen von einem entfernten Computer abgefragt werden.
Damit die Erfindung leichter zu verstehen ist und weitere Merkmale derselben gewürdigt werden können, wird die Erfindung nunmehr beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden, in denen:
FIGUR 1 eine Ansicht eines Sensorstreifens ist, der in einem Sensor gemäß der Erfindung verwendet werden kann,
FIGUR 2 den Sensorstreifen von FIGUR 1 mit befestigten Drähten zeigt,
FIGUR 3 eine wärmeschrumpfende Hülse zeigt und
FIGUR 4 den zusammengebauten Sensor zeigt.
Ein Feuchtesensor gemäß der Erfindung weist einen Sensorstreifen 1 auf, der aus einem geeigneten Element aus einem feuchtigkeitsabsorbierenden Material, wie etwa Holz, hergestellt ist. Das Holz kann irgendein geeignetes Holz sein, ist aber vorzugsweise ein gleichförmiges feinkörniges Holz, so daß Sensorstreifen für Sensoren gemäß der Erfindung im wesentlichen gleichförmig sein können. Der Streifen 1 ist ein länglicher Streifen mit quadratischem Querschnitt. Die Streifen können so geschnitten werden, daß sie ungefähr die gewünschte Größe aufweisen, und die Streifen können anschließend durch Trockensanden oder Abschleifen in die genaue Größe gebracht werden. Dies wird auch Splitter entfernen. Es ist festgestellt worden, daß der Sensorstreifen 1 geeigneterweise eine Endgröße von 1,8 mm auf 1,8 mm auf 8 mm haben kann. Natürlich ist dies ein Beispiel für eine Größe, das für Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden kann, aber andere Größen können sich als adäquat herausstellen, seien sie größer oder kleiner.
Es soll verstanden werden, daß der Feuchtegehalt des Holzstreifens überwacht und kontrolliert werden muß, so daß genaue Abmessungen für den fertiggestellten Sensor erhalten werden können. Vorzugsweise sollte der Streifen einen gleichmäßigen Feuchtegehalt von zwischen 6 und 9 % aufweisen.
Wenn der Sensorstreifen 1 auf die gewünschte Größe gefertigt worden ist, werden zwei gegenüberliegende längliche Flächen 2, die als "Radial"-Flächen bezeichnet werden können, mit elektisch leitfähiger Silberfarbe gestrichen. Jede geeignete Silberfarbe kann verwendet werden, wie etwa die elektrisch leitfähige Farbe ALTA 1 (Katalog-Nr. 1 SECP). Nur eine der Flächen 2, die mit Silberfarbe überzogen ist, ist in FIGUR 2 sichtbar. Sorgfalt wird darauf verwendet, Silberfarbe von allen anderen Flächen zu entfernen oder vorzugsweise sicherzustellen, daß nichts von der Farbe auf die anderen Flächen aufgebracht wird. Ein Kabel 3 mit zwei leitfähigen Drähten 4, 5 wird genommen und die Endabschnitte 6 der Drähte werden abisoliert und die abisolierten Drähte werden dann in Kontakt mit den entsprechenden, mit Silberfarbe gestrichenen Flächen 2 des Sensorstreifens 1 gebracht und in dieser Position festgeklemmt. Die abisolierten Drähte werden an der Silberfarbe, wenn sie trocknet, gebunden oder angeklebt werden. Zum Beispiel können ungefähr 6,5 mm blanker Draht an jede mit Silberfarbe gestrichenen Fläche 2 des Sensorstreifens 1 gebunden werden.
Als nächstes wird der Sensor in einem festen elektrisch isolierenden wasserundurchlässigen Material eingekapselt. So wird zum Beispiel eine Hülse 7 aus wärmeschrumpfendem Kunststoffmaterial auf der so hergestellten Anordnung angebracht, um die gesamte Länge des Sensorstreifens 1 zu überdecken und um einen Teil des Kabels 3 zu überdecken. Die Hülse 7 wird anschließend in ihre Position hinein wärmegeschrumpft, um einen Einkapselung 8 zu bilden. Der Sensorstreifen 1 wird so im wesentlichen eingekapselt, während eine Stirnfläche 9 des Sensorstreifens freigelegt übriggelassen wird. Der Rest des Sensors ist im wesentlichen versiegelt.
Eine Mehrzahl von Öffnungen wird in der Einkapselung ausgebildet, ausgerichtet an den länglichen Flächen des Sensorstreifens 1, die nicht mit der Silberfarbe versehen sind. In der in FIGUR 4 veranschaulichten Ausführungsform sind fünf Öffnungen 10 vorgesehen. Die Öffnungen sind im gleichen Abstand voneinander angeordnet und haben jede einen Durchmesser von ungefähr 0,5 mm. Die Öffnungen legen, in dieser Ausführungsform, nicht einfach die nicht gestrichenen Seitenflächen des Sensorstreifens frei, sondern bilden statt dessen die Enden von Bohrungen, die sich durch den Sensorstreifen hindurch und auf der anderen Seite der Einkapselung heraus erstrecken. So werden verschiedene Bereiche des Sensorstreifens freigelegt, einschließlich der Stirnfläche 9 und dem Inneren jeder der Bohrungen, die durch die kleinen Löcher oder Öffnungen 10 definiert sind.
Der Sensor kann durch Zurückschneiden der freiliegenden Fläche 9 auf die gewünschte Länge zugeschnitten werden.
Das fertiggestellte Sensorelement läßt man dann einen Gleichgewichtsfeuchtigkeitszustand erreichen. Dies kann erreicht werden, indem man den Sensor für einen spezifischen Zeitraum in einer Standardumgebung beläßt Das Sensorelement kann anschließend mit einem Widerstandsmeßgerät oder Feuchtemeßgerät verbunden werden, um zu überprüfen, daß das Sensorelement in einem vorbestimmten Toleranzband abliest.
Es soll anerkannt werden, daß der elektrische Widerstand des Sensors der Gleichung folgt:
R = r d/A
in der
R = elektrischer Widerstand, Ohm
r = spezifischer elektrischer Widerstand, Ohm/mm
d = der Abstand zwischen der Elektroden in mm ist
A = die Fläche jeder Elektrode in mm² ist.
Es ist möglich, den Sensor in bezug auf den Feuchtegehalt zu kalibrieren, wobei der spezifische Widerstand des Holzes des Sensors mit dem Feuchtegehalt des Holzes variiert.
Ein Sensorelement gemäß der Erfindung kann dauerhaft oder halb-dauerhaft an Ort und Stelle in einem Stück Holz angebracht werden, dessen Feuchtegehalt überwacht werden soll, wobei das Kabel 3 für ein Feuchtigkeitsmeßgerät zugänglich ist. Das Sensorelement 1 kann so an einer Stelle angebracht werden, die üblicherweise nicht zugänglich wäre. So kann der Sensor der vorliegenden Erfindung mit einem Feuchtemeßgerät verwendet werden, das mit größerer Leichtigkeit lösbar und verläßlich mit dem Kabel 3 verbunden werden kann als das herkömmliche Feuchtemeßgerät, das die Einführung von Stiften in das Holzwerk mit sich bringt. Es soll anerkannt werden, daß der Sensor der Erfindung in seiner Position angebracht werden kann, wenn eine Holzkonstruktion hergestellt wird, und das Kabel 5 kann an einer geeigneten Stelle enden, was bedeutet, daß Dekorationen nicht beschädigt werden müssen, wenn der Feuchtegehalt von Holz bestimmt werden soll.
Alternativ kann der Sensor mit einer Einrichtung verbunden werden, mit der er ein Feuchteüberwachungsgerät bildet, wie etwa einem Mikroprozessor, der wirksam Ablesungen des Feuchtegehaltes vornehmen kann, indem er den Sensor von Zeit zu Zeit abfragt. Die gemessenen Ablesungen können aufgezeichnet werden und ein Alarm kann aktiviert werden oder irgendeine Einrichtung in Betrieb gesetzt werden (wie etwa ein Ventilator), wenn der Meßwert einen vorbestimmten Grenzwert übersteigt oder außerhalb eines akzeptablen Bereiches liegt.
Solch ein Mikroprozessor kann in geeigneter Weise in Übereinstimmung mit den besonderen Bedingungen, unter denen der Sensor verwendet werden soll, vorprogrammiert werden.
Der Sensor kann von einer entfernten Stelle, zum Beispiel über Telefonleitungen, durch einen Zentralcomputer abgefragt werden.
Es soll anerkannt werden, daß die wärmegeschrumpfte Hülse den Sensor mit Schutz gegen physische Schädigung oder Kontamination versorgt, wenn er in seine Position eingeschoben ist. Es ist festgestellt worden, daß die Einkapselung die Reaktionszeit des Sensors kontrolliert. Einkapselung des Sensors mit der wärmegeschrumpften Hülse macht einen Miniatursensor von robuster Konstruktion möglich, der in der Lage ist, ohne Leistungsverlust physischem und thermischem Mißbrauch zu widerstehen.
Die Bereitstellung der wärmegeschrumpften Hülse dient auch dazu, das Sensorelement vom Material, in dem es angebracht ist, elektrisch zu isolieren, wodurch sichergestellt wird, daß die Ablesungen des spezifischen Widerstandes, die vorgenommen werden, ausschließlich über das Sensorelement vorgenommen werden. Die ermöglicht es, das Sensorelement in jeder Art von Material ohne irgendeine Notwendigkeit der Rekalibrierung zu verwenden.
Es soll anerkannt werden, daß das Material, das den Streifen des Sensors bildet, vorzugsweise Holz ist, wie beschrieben, aber daß dies nicht so sein muß, da jedes geeignete absorbierende Material mit den erforderlichen Eigenschaften eingesetzt werden kann.
Die Oberfläche des Sensorstreifens 1, die der Umgebung ausgesetzt ist, die erfaßt werden soll, kann durch die Einkapselung kontrolliert werden, die durch die wärmegeschrumpfte Hülse 8 aufgebaut wird. Obgleich in der beschriebenen Ausführungsform die gesamte Stirnfläche 9 des Streifens freigelegt ist, könnte eine kleinere Fläche freigelegt werden, falls gewünscht.
In alternativen Ausführungsformen der Erfindung können die blanken Drähte an die mit Silberfarbe gestrichene Flächen 2 geklebt werden, wenn diese getrocknet sind, unter Verwendung eines Celluloseacetat-Klebers oder anderen geeigneten Klebstoffes.
Es soll anerkannt werden, daß der Sensor sehr klein ist, und somit der Sensor an sehr kleinen Stellen plaziert werden kann. Auch kann der Sensor, da er eingekapselt ist, leicht gehandhabt werden.
Das Vorsehen der Öffnungen in der Einkapselung und der damit verbundenen Bohrungen ermöglicht es, daß die Reaktionszeit des Sensors am Anfang ausgewählt werden kann. Die Bohrungen dienen der doppelten Funktion der Verringerung der Masse des Sensorelementes, bei gleichzeitiger Erhöhung der Oberfläche. Je größer somit die Anzahl der Bohrungen, um so schneller ist die Reaktionszeit. Das Vorsehen der Öffnungen und der Bohrungen verringert jedoch nicht die Vorteile der Einkapselung des Elementes.
Obgleich die Erfindung unter Bezugnahme auf die Verwendung des Sensors primär zum Erfassen des in Bauholz vorliegenden Feuchtegehalts beschrieben worden ist, kann der Sensor verwendet werden, um den Feuchtegehalt zu erfassen, der in der Atmosphäre, in einem abgeschlossenen Raum oder in anderen Materialien als Bauholz vorliegt.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den folgenden Ansprüche und/oder in den beigefügten Zeichnungen offenbarten Merkmale können, sowohl einzeln als auch in irgendeiner Kombination derselben, Gegenstand für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Formen sein.

Claims

1. Feuchtesensor, wobei der Sensor ein längliches Element (1) aus einem feuchtigkeitsabsorbierenden Material mit zwei gegenüberliegenden Seitenflächen umfaßt, wobei die zwei gegenüberliegenden Seitenflächen mit leitfähigem Material (2) versehen sind, das sich über ein vorab bestimmtes Gebiet derselben erstreckt, wobei es ein Kabel (3) mit zwei Leitern (4, 5) gibt, die jeweils mit den Gebieten aus elektrisch leitfähigem Material (2) verbunden sind, ferner das Element in einer Hülse (8) aus elektrisch isolierendem Material eingekapselt ist, wobei die Hülse (8) derart ist, daß eine Stirnfläche (9) des Sensors freigelegt ist, wobei es mehrere Öffnungen (10) oder Perforierungen in der Hülse gibt, die wenigstens einen Teil des Elements freilegen, ferner der Sensor gestaltet ist, um einer Umgebung ausgesetzt zu werden, deren Feuchtigkeitsgrad von dem Sensor zu erfassen ist.

2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen oder Perforierungen an den Enden von sich durch das Element erstreckenden Bohrungen vorgesehen sind.

3. Sensor nach kspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen sich durch Teile des Elements erstrecken, die nicht mit dem leitfähigen Material versehen sind.

4. Sensor nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitfähige Material in Form von leitfähiger Farbe vorliegt.

5. Sensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das leitfähige Material eine Silberfarbe ist.

6. Sensor nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter des Kabels an dem/das leitfähigen/leitfähige Material gesichert oder geklebt sind.

7. Sensor nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das absorbierende Material Holz ist.

8. Sensor nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Element aus absorbierendem Material eine Größe aufweist, die näherungsweise 1,8 mm x 1,8 mm x 8 mm beträgt.

9. Sensor nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse eine wärmeschrumpfende Hülse aus Kunststoffmaterial ist, die das leitfähige Material abdeckt.

10. Verwendung eines Sensors nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche mit einem Feuchtigkeitsmesser oder Feuchtigkeitsüberwachungsgerät.

11. Verwendung eines Sensors nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor von einem Mikroprozessor abgefragt wird.

12. Verwendung eines Sensors nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor über eine Telefonleitung oder ähnlichem von einem entfernten Computer abgefragt wird.