EP3472604A1 - Verfahren und vorrichtung zur erfassung von feuchtigkeit - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur erfassung von feuchtigkeit

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EP3472604A1
EP3472604A1 EP17740609.7A EP17740609A EP3472604A1 EP 3472604 A1 EP3472604 A1 EP 3472604A1 EP 17740609 A EP17740609 A EP 17740609A EP 3472604 A1 EP3472604 A1 EP 3472604A1
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EP
European Patent Office
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electrically conductive
conductive element
place
configuration
changes
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP17740609.7A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Salewski
Detlev SCHIEWE
Olaf SPANNUTH
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Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/048—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance for determining moisture content of the material

Definitions

  • the invention relates to a device for detecting changes in the measured value at a place of use, comprising at least one electrically conductive element.
  • Evaluation unit for example in the form of an A-RFID (active
  • Radio frequency identification transmitter sends this resistance change to a receiver, thus triggering a kind of alarm. This is especially relevant before delivery of a vehicle. Since all cables are routed manually and glued, this requires a long working time (the so-called F-time), which leads to high costs.
  • Another method is the so-called stinging, in which metal bars are stung by the covering of the footwell of a car, in particular by a carpet of a car, to then measure the ohmic resistance and make a corresponding evaluation. This system-related damage to the carpet of the vehicle, which is of course not desirable.
  • Object of the present invention is therefore to provide a device for
  • a device for detecting changes in measured values at a place of use comprising at least one electrically conductive element - for example, and in particular a conductor track - wherein the electrically conductive element with respect to the measured value changes - for example, and in particular the ohmic
  • the electrical conductivity - the electrically conductive element is configured at the site of use configured; This means that at the place of use - for example, and in particular on a car body - the electrically conductive element is both manufactured - that is applied at the place of use - as well as configured - ie at the site in terms of its spatial or planar extent - is. Unlike laying a conventional cable, yes already
  • the device according to the invention differs from conventional printed circuit boards printed circuit boards in that they are not part of the site, but can be provided only at the site.
  • Device according to the invention is determined by the spatial extent of the site itself. This represents a significant difference from the embodiments known from the prior art. In this way it is possible to take into account both difficult configuration conditions of the place of use and on the other hand pronounced this
  • the configuration is realized by means of application on site, for example, and in particular if the application is realized by means of spraying, brushing, painting, painting, gluing or brushing, as these applications have proven to be fast and secure feasible.
  • the measured value changes are changes in the electrical conductivity, since these are
  • the producing configuration is the production of electrically conductive regions.
  • the electrically conductive areas are strip-shaped areas.
  • the electrically conductive element has a specific resistance of 0.1 ohm.cm to 10 megaohm.cm and / or if, in the configuration produced on site, the electrical resistance of the electrical element in the
  • Range is from 0.1 ohms to 10 megohms.
  • the electrically conductive element is a lacquer.
  • At least one electrically conductive material may be added, in particular if the added material is graphite, metal, in particular aluminum or copper.
  • the device according to the invention comprises at least one element from the group: RFID tag, CAN-BUS chip, A-RFID, passive RFID, cable, USB adapter, measuring point, trace, Battery, power source.
  • inventive device is used.
  • the moisture sensor as anti-theft, as a level indicator, leakage protection, as an alarm sensor, as a moisture alarm and for moisture measurement, in particular, if an application takes place in motor vehicle, truck, two-wheeled, aircraft, rail vehicle, ship, building, Clothing, containers, hose, fence, housing, wood, battery.
  • Figure 1 - a perspective view of an embodiment of
  • Figure 1 is a sketch and perspective a section of a
  • Conductor pair consisting of a conductive paint, directly on the
  • Vehicle floor has been sprayed.
  • the individual interconnects are electrically connected to one another at one end, namely with a further interconnect of the conductive lacquer; in other words: it is applied during the spraying of a conductor track of the electrically conductive paint on the vehicle floor, wherein the course is designed such that two conductor tracks Run opposite each other and are electrically connected at a leksachsialen end with a quasi-perpendicular to the course of the two opposing interconnects extending short trace piece.
  • the ohmic resistance between the two tracks is in the short track piece not injured state about 10 megohms. If there is an injury, the electrical resistance increases to about 50 megohms.
  • the ohmic resistance drops to about 100 kiloohms, so that this value determined by an electronic evaluation unit is transmitted to a receiver by means of an active RFID to immediately detect whether moisture is present on the vehicle floor or not.
  • the active RFID is powered electrically by means of a battery, not shown.
  • the electrically conductive lacquer is the weather-stable synthetic resin clearcoat Yachtline SKE 0000, colorless, from Wilckens GmbH, Germany, which consists of an alkyd resin with inorganic fillers and de-aromatized white spirit.
  • This synthetic resin paint about 5 g of nanoparticles of graphite are added to 100 g to ensure the necessary electrical conductivity.
  • this paint is sprayed directly onto the inner top of the vehicle floor.
  • a corresponding device according to the invention can be created and installed at the place of use, the spatial specificities of the vehicle floor - and thus also its configuration - the corresponding spatial

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Abstract

Erfindungsgemäß wird offenbart, eine Meßwertänderungserfassungsvorrichtung zur Erfassung von Meßwertänderungen an einem Einsatzort (4), aufweisend mindestens ein elektrisch leitendes Element (1), dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitende Element (1) bezüglich der die Meßwertänderungen erfassende oder zumindest die Meßwertänderungen übertragende Eigenschaften intrisischen Eigenschaften des elektrisch leitenden Elementes (1) am Einsatzort (4) herstellend konfiguriert ist, wobei das elektrisch leitende Element (1) direkt verbunden ist mit dem Einsatzort (4) und daher die Konfiguration des elektrisch leitenden Elementes (1) abhängig ist von der Konfiguration des Einsatzortes (4).

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR ERFASSUNG VON FEUCHTIGKEIT
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung von Meßwertänderungen an einem Einsatzort, aufweisend mindestens ein elektrisch leitendes Element.
Insbesondere in der Automobilbranche werden insbesondere zur Erfassung von Feuchtigkeit bzw. Wasser im Fußraum eines Automobiles verschiedene
Konzepte realisiert, die mit hohem Installationsarbeitsaufwand am Einsatzort (hier: Fußraum) und somit auch mit hohen Kosten verbunden sind. Eine häufige Ausführungsform ist die, daß Leitungskordeln, also zwei geflochtene,
abisolierte Kabel - meistens aus Kupfer oder Aluminium - mit einem Isolator - häufig aus Papier - in einer bestimmten Länge - üblicherweise im Bereich von 80 cm bis 150 cm - im Fußraum eines Automobiles unter den Teppich und der Dämmung direkt auf die Karosserie verlegt werden. Tritt nach einem
Aufenthalt in einer Waschkabine oder anderen Fahrten Wasser in die
Karosserie ein, so saugt sich das Papier mit Wasser voll und verbindet elektrisch die beiden Leiter -also die beiden Kabel - miteinander, so daß die Isolierung zwischen den Leitern nicht mehr gegeben ist und somit der dann relativ niedrige ohmsche Widerstand entweder über ein anzuschließendes Meßgerät gemessen werden kann oder aber über eine Bestromung (meistens eine Batterie) und eine entsprechende elektronische oder elektrische
Auswerteeinheit beispielsweise in Form eines A-RFID (aktiver
Radiofrequenzidentifikationssender) diese Widerstandsänderung an einen Empfänger sendet, um somit eine Art Alarm auszulösen. Dies ist insbesondere relevant vor Auslieferung eines Fahrzeugs. Da sämtliche Kabel händisch verlegt und eingeklebt werden, wird hierzu eine hohe Arbeitszeit benötigt (die sogenannte F-Zeit), was zu hohen Kosten führt.
Ein anderes Verfahren ist das sogenannte Stechen, bei dem Metallstäbe durch die Bedeckung des Fußraums eines Autos, insbesondere durch einen Teppich eines Autos, gestochen werden, um dann den ohmschen Widerstand zu messen und eine entsprechende Auswertung vorzunehmen. Hierbei wird systembedingt der Teppich des Fahrzeugs beschädigt, was selbstredend nicht erwünscht ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur
Erfassung von Meßwertänderungen an einem Einsatzort, aufweisend ein
BESTÄTIGUNGSKOPIE elektrisches Element, bereitzustellen, die preisgünstig und ohne
Beschädigungen am Einsatzort realisierbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1, ein Verfahren nach Anspruch 17 und eine Verwendung nach Anspruch 18.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung handelt es sich um eine Vorrichtung zur Erfassung von Meßwertänderungen an einem Einsatzort, aufweisend mindestens ein elektrisch leitendes Element - beispielsweise und insbesondere eine Leiterbahn -, wobei das elektrisch leitende Element bezüglich der die Meßwertänderungen - beispielsweise und insbesondere der Ohmsche
Widerstand - erfassende oder zumindest die Meßwertänderungen
übertragende Eigenschaften intrinsischen Eigenschaften - also die elektrische Leitfähigkeit - des elektrisch leitenden Elementes am Einsatzort herstellend konfiguriert ist; d.h., daß am Einsatzort - beispielsweise und insbesondere an einer Autokarosserie - das elektrisch leitende Element sowohl hergestellt - also am Einsatzort überhaupt appliziert wird - als auch konfiguriert - also am Einsatzort hinsichtlich seiner räumlichen bzw. flächigen Erstreckung - wird. Im Gegensatz zur Verlegung eines konventionellen Kabels, das ja bereits
hergestellt ist, handelt es sich hierbei um eine gleichzeitige Herstellung und Konfiguration. Darüber hinaus unterscheidet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung von konventionellen mit Leitpasten bedruckten Platinen dadurch, daß diese nicht Teil des Einsatzortes sind, sondern lediglich am Einsatzort bereitgestellt werden können. Die räumliche Konfiguration der
erfindungsgemäßen Vorrichtung wird durch die räumliche Erstreckung des Einsatzortes selbst vorgegeben. Dies stellt einen erheblichen Unterschied zu den aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungsformen dar. Auf diese Art und Weise ist es möglich, sowohl schwierige Konfigurationsverhältnisse des Einsatzortes zu berücksichtigen und andereseits dies ausgesprochen
kostengünstig zu realisieren. Dies gilt beispielsweise und insbesondere für die Feuchteerfassung in Automobilen: Bei einer sprühenden Applikation von einem elektrisch leitfähigen Lack/Farbe in den Fußraum eines Autos zur Erzeugung von zwei und räumlich zueinander beabstandeten Leiterbahnen werden diese mit einem A-FID (also einem aktiven Radiofrequenzidentifikationssender und von einer Batterie bestromt) und einer Meß- und Auswerteeinheit,
beispielsweise und insbesondere einer mit einem A/D-Wandler verbundene Elektronik, verbunden. Im Normalzustand liegt ein relativ hoher ohmscher Widerstand im Bereich von einigen Megaohm vor. Bei Eindringen von Wasser werden die beiden Leiterbahnen elektrisch miteinander verbunden, so daß der ohmsche Widerstand üblicherweise auf einige Kiloohm sinkt. Bei Bruch einer Leiterbahn steigt der Widerstand an. An den tieferen Widerstandswerten kann nicht nur ein Wassereinbruch erkannt werden sondern sogar, wo der
Kurzschluß stattfand.
Zunächst ist es von Vorteil, wenn die Konfiguration mittels Aufbringen am Einsatzort realisiert ist, beispielsweise und insbesondere, wenn das Aufbringen mittels Sprühen, Pinseln, Malen, Lackieren, Kleben oder Streichen realisiert ist, da sich diese Applikationsmöglichkeiten als schnell und sicher durchführbar erwiesen haben.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn es sich bei den Meßwertänderungen um Änderungen der elektrischen Leitfähigkeit handelt, da sich diese
Meßwertänderungen in der Praxis als sehr relevant herausgestellt haben.
Daher ist es auch vorteilhaft, wenn es sich bei der herstellenden Konfigurierung um das Herstellen von elektrisch leitfähigen Bereichen handelt.
In diesem Kontext ist es auch von Vorteil, wenn es sich bei den elektrisch leitfähigen Bereichen um streifenförmige Bereiche handelt.
Es hat sich in der Praxis als relevant und damit von Vorteil erwiesen, wenn das elektrisch leitende Element einen spezifischen Widerstand von 0,1 Ohm x m bis 10 Megaohm x m aufweist und/oder wenn in der am Einsatzort hergestellten Konfiguration der elektrische Widerstand des elektrischen Elementes im
Bereich von 0,1 Ohm bis 10 Megaohm liegt.
Darüber hinaus hat es sich in der Praxis als vorteilhaft erwiesen, wenn es sich beim elektrisch leitenden Element um einen Lack handelt.
Zur Erhöhung der spezifischen Leitfähigkeit eines Lackes kann diesem
vorteilhafterweise mindestens ein elektrisch leitfähiges Material zugesetzt sein, insbesondere, wenn es sich bei dem zugesetzten Material um Graphit, Metall, insbesondere Aluminium oder Kupfer, handelt.
Hinsichtlich der Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung hat es sich bewährt, wenn diese derart ausgebildet ist, daß bei Anwesenheit von Wasser an der Vorrichtung eine Veränderung eines von der Vorrichtung erfassten elektrischen Widerstandes gemessen wird oder meßbar ist, insbesondere, wenn diese mindestens zwei örtlich voneinander beabstandete elektrische Elemente aufweist.
In diesem Zusammenhang ist es praxiserprobt und somit zuverlässig in der Applikation, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung mindestens ein Element aufweist aus der Gruppe: RFID Tag, CAN-BUS Chip, A-RFID, passiver RFID, Kabel, USB-Adapter, Meßpunkt, Leiterbahn, Batterie, Stromquelle.
In der Praxis hat es sich bewährt, wenn es sich beim Lack um ein Alkydharz handelt.
Weiterhin wird ein Verfahren zum Erfassen von Meßwertänderungen an einem Einsatzort beansprucht, das dadurch gekennzeichnet ist, daß eine
erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet wird.
Schließlich ist ebenso beansprucht die Verwendung für die Feuchtesensorik, als Diebstahlschutz, als Füllstandsanzeige, als Auslaufschutz, als Alarmsensorik, als Feuchtigkeitsalarm und zur Feuchtigkeitsmessung, insbesondere, wenn eine Anwendung stattfindet in Kfz, Lkw, Zweirad, Flugzeug, schienengebundenes Fahrzeug, Schiff, Gebäude, Bekleidung, Behälter, Schlauch, Zaun, Gehäuse, Holz, Batterie.
Die Erfindung wird nicht beschränkend anhand des nachfolgenden Beispieles näher erläutert.
Es zeigt:
Figur 1 - eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Vorrichtung.
In Figur 1 ist skizzenhaft und perspektivisch ein Ausschnitt eines
Fahrzeugunterbodens abgebildet, wobei am Fahrzeugboden selbst im Bereich vorne-rechts, vorne-links, hinten-rechts und hinten-links jeweils ein
Leiterbahnenpaar, bestehend aus einem leitfähigen Lack, direkt auf den
Fahrzeugboden aufgesprüht worden ist. Die einzelnen Leiterbahnen sind an einem Ende elektrisch miteinander verbunden, nämlich mit einer weiteren Leiterbahn des leitfähigen Lackes; anders formuliert: es wird beim Aufsprühen eine Leiterbahn des elektrisch leitfähigen Lackes auf dem Fahrzeugboden aufgebracht, wobei der Verlauf derart ausgestaltet ist, daß zwei Leiterbahnen sich gegenüberliegend verlaufen und an einem längsachsialen Ende mit einem quasi senkrecht zum Verlauf der beiden sich gegenüberliegenden Leiterbahnen verlaufenden kurzen Leiterbahnstück elektrisch verbunden sind.
Der ohmsche Widerstand zwischen den beiden Leiterbahnen beträgt im das kurze Leiterbahnstück nicht verletzten Zustand ca. 10 Megaohm. Kommt es zu einer Verletzung, steigt der elektrische Widerstand auf ca. 50 Megaohm.
Kommt es jedoch zu einem Feuchtigkeitsleck und somit zu einer Benetzung der beiden Leiterbahnen, so sinkt der ohmsche Widerstand auf ca. 100 Kiloohm, so daß dieser von einer elektronischen Auswerteeinheit ermittelte Wert mittels eines aktiven RFIDs an einen Empfänger übermittelt wird, um sofort zu erkennen, ob Feuchtigkeit auf dem / in dem Fahrzeugboden vorliegt oder nicht. Der aktive RFID wird mittels einer nicht gezeigten Batterie elektrisch gespeist.
Durch das sehr zeitsparende und handwerklich recht einfache Aufsprühen des elektrisch leitfähigen Lackes wird in monetärer Hinsicht sehr viel eingespart.
Beim elektrisch leitfähigen Lack handelt es sich um den witterungsstabilen Kunstharzklarlack Yachtline SKE 0000, farblos, der Firma Wilckens GmbH, Deutschland, der aus einem Alkydharz mit anorganischen Füllstoffen und entaromatisiertem Testbenzin besteht. Zu diesem Kunstharzlack werden auf 100g ca. 5 g Nanopartikel an Graphit dazugegeben, um die notwendige elektrische Leitfähigkeit zu gewährleisten.
Alternativ hierzu kann auch der Acrylharzlack Kontakt Chemie Graphit 33 der Firma CRC Industrie Deutschland GmbH, Iffezheim, Deutschland, verwendet werden, bei dem es sich um einen Acrylharzlack mit elektrisch leitfähigem Graphitpulver handelt.
In dieser quasi schon vorkonfektionierten Form wird dieser Lack direkt auf die Innenoberseite des Fahzeugbodens aufgesprüht. Auf diese Art und Weise kann erstmalig sehr schnell und daher auch kostensparend eine entsprechende erfindungsgemäße Vorrichtung am Einsatzort erstellt und angebracht werden, wobei die räumlichen spezifischen Gegebenheiten des Fahrzeugbodens - und somit auch seine Konfiguration - den entsprechenden räumlichen
Gegebenheiten - also der Konfiguration des elektrischen Elementes der erfindungsgemäßen Vorrichtung - entsprechen, und umgekehrt.

Claims

Patentansprüche
1. ) Meßwertänderungserfassungsvorrichtung zur Erfassung von Meßwertänderungen an einem Einsatzort (4), aufweisend mindestens ein elektrisch leitendes Element (1), dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitende Element (1) bezüglich der die Meßwertänderungen erfassende oder zumindest die Meßwertänderungen übertragende Eigenschaften intrinsischen Eigenschaften des elektrisch leitenden Elementes (1) am Einsatzort (4) herstellend konfiguriert ist, wobei das elektrisch leitende Element (1) direkt verbunden ist mit dem Einsatzort und daher die Konfiguration des elektrisch leitenden Elementes (1) abhängig ist von der
Konfiguration des Einsatzortes (4) .
2. ) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konfiguration mittels
Aufbringen am Einsatzort (4) realisiert ist.
3. ) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufbringen mittels
Sprühen, Pinseln, Malen, Lackieren, Kleben oder Streichen realisiert ist.
4. ) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Meßwertänderungen um Änderungen der elektrischen Leitfähigkeit handelt.
5. ) Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der herstellenden Konfigurierung um das Herstellen von elektrisch leitfähigen Bereichen handelt.
6. ) Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den elektrisch leitfähigen Bereichen um streifenförmige Bereiche handelt.
7. ) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitende Element einen spezifischen Widerstand von 0,1 Ohm x m bis 10 Megaohm x m aufweist.
8. ) Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der am Einsatzort (4) hergestellten Konfiguration der elektrische Widerstand des elektrischen Elementes (1) im Bereich von 0,1 Ohm bis 10 Megaohm liegt.
9. ) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß es sich beim elektrisch leitenden Element (1) um einen Lack handelt.
10. )Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß dem Lack mindestens ein elektrisch leitfähiges Material zugesetzt ist.
11. ) Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem
zugesetzten Material um Graphit oder Metall handelt.
12. )Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß es sich beim Metall um Aluminium oder Kupfer handelt.
13. )Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß diese derart ausgebildet ist, daß bei Anwesenheit von Wasser an der Vorrichtung eine Veränderung eines von der Vorrichtung erfassten elektrischen Widerstandes gemessen wird oder meßbar ist.
14. )Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß diese mindestens zwei örtlich voneinander beabstandete elektrische Elemente (1) aufweist.
15. )Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß diese mindestens ein Element aufweist aus der Gruppe: RFID Tag, CAN-BUS Chip, A-RFID (2), passiver RFID, Kabel, USB-Adapter, Meßpunkt, Leiterbahn (3), Batterie,
Stromquelle.
16. )Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß es sich beim Lack um ein Alkydharz enthaltenden bis bestehenden Lack handelt.
17. )Verfahren zum Erfassen von Meßwertänderungen an einem Einsatzort, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16 verwendet wird.
18. )Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16 für die
Feuchtesensorik, als Diebstahlschutz, als Füllstandsanzeige, als Auslaufschutz, als Alarmsensorik, als Feuchtigkeitsalarm und zur Feuchtigkeitsmessung.
19. )Verwendung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die diese angewendet wird in Kfz, Lkw, Zweirad, Flugzeug, schienengebundenes Fahrzeug, Schiff, Gebäude, Bekleidung, Behälter, Schlauch, Zaun, Gehäuse, Holz, Batterie.
EP17740609.7A 2016-06-16 2017-06-16 Verfahren und vorrichtung zur erfassung von feuchtigkeit Withdrawn EP3472604A1 (de)

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