DE873449C

DE873449C - Feuchte-Messgeraet mit elektrischer Anzeige

Info

Publication number: DE873449C
Application number: DEA8656D
Authority: DE
Inventors: J C Darge
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1943-04-08
Filing date: 1943-04-08
Publication date: 1953-04-13

Description

Feuchte-Meßgerät mit elektrischer Anzeige Zur Messung der Feuchte (Feuchtigkeit) der Luft in geschlossenen Räumen, beispielsweise in Klimaschränken, Tropenräumen, Gehäusen für fernmeldetechnische Apparate, ist ein Element erwünscht, dessen elektrische Eigenschaften ( Widerstand, Kapazität Verlustwinkel; in bekannter und reproduzierbarer Weise von dem Feuchtigkeitsgrad abhängig sind.
Es ist bekannt, feuchteabhängige Widerstände in einen Gleichstromkreis einzuschalten und die an ihnen auftretende Gleichspannung, die bei konstantem Strom dem Widerstandswert proportional ist, zu messen. Die hierbei störend in Erscheinung tretende Polarisation kann zwar durch Wahl einer genügend hohen Meßspannung vermieden werden: dann ändert sich jedoch durch Stromwärme, Zersetzung u. dgl. mit der Zeit unvermeidlicherweise die vom Widerstand aufgenommene Wassermenge.
Aus diesem Grund zeigt sich beispielsweise auch bei einem Widerstand, der sich in einer Atmosphäre völlig konstanter Feuchte befindet, ein Wandern des Widerstandswertes. Mit den bekannten feuchteabhängigen Widerständen sind daherFehlmessungen unvermeidlich.
Es ist ferner bekannt, Kondensatoren mit einem feuchteempfindlichen Dielektrikum zu verwenden.
Bei diesen Kondensatoren tritt jedoch mit zunehmender Feuchte eine starke Verschlechterung der Isolation und damit eine wesentliche Vergrößerung des Verlustwinkels ein. Das bedeutet einerseits, daß bei Brückenmessungen außer dem eigentlichen Abgleich des Kapazitätswertes noch ein zusätzlicher Abgleich des Verlustwinkels erforderlich wird, wobei im übrigen eine eindeutige Reproduzienbarkeit der Abhängigkeit der Kapazität und des Verlustwinkels von der Feuchte nicht vorhanden ist.
Andererseits ist mit den bekannten Kondensatoren aber auch eine einfache Wechselstrommessung nicht angängig, da die Kapazitätsänderungen nur in der Größenordnung von einigen Prozent liegen und die Empfindlichkeit der Meßanordnung somit zu gering werden würde.
Die Erfindung betrifft ein die genannten Mängel der bekannten Meßanordnungen vermeidendes Feuchtemeßgerät mit elektrischer Anzeige, bei dem die feuchteabhängige Kapazität eines Kondensators als Maß für die Feuchte dient. Erfindungsgemäß findet ein vorzugsweise zylindrischer Kondensator mit geschichtetem Dielektrikum Verwendung.
Die Erfindung bringt gelgenüber dem für Feuchtemessungen bekannten Haarhygrometer den wesentlichen Vorteil mit sich, daß die Einstellzeit etwa im Verhältnis- I :6 kleiner ist.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand zweier in den Fig. I und 2 gezeigter Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Fig. I zeigt einen Längsschnitt durch den zylindrischen Kondensator. Auf einem zylindrischen Rohr I aus Isolierstoff, z. B. Hartpapier oder Keramik, ist eine Metallbelegung 2 des Kondensators aufgebracht. Zwischen dieser Belegung und der ebenfalls zylindrischen Gegenbelegung 3 liegt ein geschichtetes Dielektrikum. Dieses besteht aus einer Schicht 4 mit großer und durch Feuchte im wesentlichen unveränderlichen Dielektrizitätskonstante und einer Schicht 5 mit geringer und feuchteempfindlicher Dielektrizitätskonstante. Zur Herstellung der Schicht 4 kann eine Kunststoffolie, z. B. eine Polystyrolfolie, Verwendung finden. Zur Erzielung einer gewünschten Schichtdicke kann aber auch eine Lösung des Kunststoffes in einem geeigneten Lösungsmittel in Lackform durchTauchen, Spritzen od. dgl. aufgebracht werden. Zur Herstellung der Schicht 5 kann ein Papier mit möglichst geringem Gehalt an Leim und Glättungsmitteln (Kreide) dienen. Zwischen den Schichten 4 und 5 ist eine metallische Zwischenbelegung 6 eingebettet, die zur Potentialsteuerung dient und die Empfindlichkeit des Kondensators gegenüber Feuchteschwankungen wesentlich erhöht. An die Anschlußpunkte 7 und 8 der Belegung 2 und 3 wird der äußere elektrische Stromkreis des Kondensators angeschlossen. Die Außenhelegung 3 ist mit zweckmäßig geformten Löchern versehen, durch die hindurch die zu untersuchen de Luft mit der feuchteempfindlichen Schicht 5 ausgiebig in Berührung treten kann.
Bei dem dargestellten Kondensator wird bei Anderung der Feuchte der Verlustwinkel des Dielektrikums 5 nur in ganz geringem Maße (um mehrere Größenordnungen weniger als bei den bisher bekannten feuchteabhängigen Kondensatoren) verändert, so daß sich praktisch jede Feuchteänderung als reine Kapazitätsänderung darstellt.
Die hohe Empfindlichkeit des Kondensators mit geschichtetem Dielektrikum gestattet die Bestimmung der Feuchte durch einfache Wechselstrommessung. Ein Schaltungsbeispiel hierfür zeigt die Fig. 2. Die an den Klemmen 9, Io auftretende Netzwechselspannung (SoHz) wird einem aus der Reihenschaltung zweier Widerstände II und I2 bestehenden Spannungsteiler zugeführt. Die am Widerstand 11 auftretende Teilspannung dient als Meßspannung, die dem den Kondensator I3, einen Gleichrichter 14 und einen Gieichstrommesser 15 in Reihenschaltung enthaltenden Meßkreis zugeführt wird. Bei einer Änderung der Feuchte ändert sich die Kapazität des Kondensators I3, sein Wechselstromwiderstand und der im Instrument 15 gemessene Gleichstrom, der somit ein Maß für die Feuchte darstellt.
Der Skalenverlauf des Instrumentes 15 kann durch entsprechende Wahl des Gleichrichters I4, der Größe des Kondensators I3 und des Widerstandes II jeden geforderten Charakter erhalten; es kann also beispielsweise der Anfangs- oder der Endbereich der Skala auseinandergezogen und ihr Mittelbereich zusammengedrängt werden. Auch eine Unterdrückung des Nullpunktes ist mit einfachen Maßnahmen möglich.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. So kann beispielsweise die Zwischenbelegung 6 gegebenenfalls fortgelassen werden, wenn die Anforderungen an die Empfindlichkeit des Kondensators geringer sind.
Das Dielektrikum kann gegebenenfalls auch aus mehr als zwei Schichten gebildet werden. Außer mittels der in Fig 2 gezeigten einfachen Strommessung kann die Kapazität des feuchteempfindlichen Kondensators auch in anderer Weise, beispielsweise mittels einer Brückenmethode oder eines ballistischen Verfahrens, gemessen werden. Schließlich kann der Kondensator auch in einen Schwingkreis eingeschaltet und dessen Frequenz als Maß für die Kondensatorkapazität verwendet werden.
PATENTANSPRVCHE: I. Feuchte-Meßgerät mit elektrischer Anzeige, bei dem die feuchteabhängige Kapazität eines Kondensators als Maß für die Feuchte dient, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Kondensators mit geschichtetem Dielektrikum.

Claims

2. Gerät nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum zumindest aus einer Schicht (4) mit vorzugsweise großer und im wesentlichen feuchteunempfindlicher Dielektrizitätskonstante und einer Schicht (5) mit geringer und feuchteempfindlicher Dielektrizitätskonstante besteht.

3. Gerät nach !Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die im wesentlichen feuchteunempfindliche Schicht (4) aus Kunststoff, z. B.

Polystyrol, oder einer Lösung des Kunststoffes in Lackform besteht.

4. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die feuchteempfindliche Schicht (5) aus Papier aufgebaut ist, das einen geringen Gehalt an Leim und Glättungsmitteln besitzt.

5. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß zwischen den beiden dielektrischen Schichten (4, 5) eine metallische Zwischenbelegung (6) eingefügt ist.

6. Gerät nach Anspruch I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen der zu messenden Luft und der feuchteempfindlichen Schicht (5) angeordnete Belegung (3) des Kondensators mit zweckmäßig geformten Löchern versehen ist.

7. Gerät nach Anspruch I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (I3) mit einem Gleichrichter (I4) und einem Gleichstrominstrument (I5) in einem von der Netzspannung gespeisten Meßkreis in Reihe geschaltet ist, und daß der im Instrument gemessene Gleichstrom als Maß für die Feuchte dient.