WO2008015118A1 - Verfahren zur bestimmung der relativen feuchte eines mediums und entsprechende vorrichtung - Google Patents

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WO2008015118A1
WO2008015118A1 PCT/EP2007/057560 EP2007057560W WO2008015118A1 WO 2008015118 A1 WO2008015118 A1 WO 2008015118A1 EP 2007057560 W EP2007057560 W EP 2007057560W WO 2008015118 A1 WO2008015118 A1 WO 2008015118A1
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relative humidity
measured value
value
measured
temperature
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PCT/EP2007/057560
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Frank Dittrich
Thomas BÜRGLER
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Innovative Sensor Technology Ist Ag
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    • 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
    • G01N33/0032—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector comprising two or more sensors, e.g. a sensor array using two or more different physical functioning modes

Definitions

  • the invention relates to a method for determining the relative humidity of a medium. Furthermore, the invention relates to a corresponding device for determining and / or monitoring the relative humidity of a medium, with at least one humidity sensor, and with at least one evaluation unit.
  • the medium is in particular a gaseous medium or a liquid.
  • sensor units In measuring instruments for measuring the humidity or the temperature, sensor units are used in the prior art, which are produced by Dünnsciiicht- or Dicksciiichttechniken. In this case, either capacitors are produced, the dielectric of which reacts to the moisture, or resistance structures are applied to a carrier, the electrical resistance being dependent on the temperature. These sensor elements are usually very small dimensions.
  • the object of the invention is an inexpensive method for
  • the invention solves the problem by a method for determining the relative humidity of a medium, wherein a first measured value is measured, which is dependent on the relative humidity of the medium, wherein the first measured value is processed, in particular digitized, starting from the processed, in particular digitized first measured value is taken from a stored first table, an uncompensated, calibrated value for the relative humidity assigned to the first measured value, and at least from the uncompensated, calibrated value for the relative humidity, the value of the relative humidity is determined.
  • a first measured value is determined, which is dependent on the relative humidity, which is, for example, the capacity of a capacitive humidity sensor.
  • This reading is digitized to make it easier and better to process. In this digitization, for example, a transmission to a different size may take place, e.g. a capacitance-frequency conversion or the like.
  • calibration data are now stored in a first table, which thus serve for the assignment between the measured value and the moisture present in the medium.
  • the associated relative humidity value is taken from the table. From this, the relative humidity can be determined by, for example, outputting the table value directly or by calculating it with matching correction terms or by taking it from a suitable table.
  • the relative humidity is calculated, for example, from the uncompensated, calibrated value for the relative humidity stored in the table and assigned to the first measured value.
  • the order is thus: first measured value; processed or digitized measured value; uncompensated but calibrated relative humidity value and finally the relative humidity value.
  • One type of compensation will be described in the following embodiments.
  • An embodiment of the method according to the invention includes that, starting from the processed, in particular digitized first measured value, a value of the relative humidity assigned to the first measured value is taken from a stored first table. In this embodiment, therefore, no calculation is required by taking the value of the relative humidity from the table, but access to the corresponding table is made only on the basis of the first measured value. Access to the table thus replaces the calculation because the assigned relative humidity values are already stored in the table.
  • Measured value is measured, which is dependent on the temperature of the medium, that the second measured value is processed, in particular digitized, starting from the processed, in particular digitized second measured value from a stored second table at least one of the second measured value assigned Temperature compensation coefficient is taken, and that at least from the uncompensated calibrated value for the relative humidity and from the temperature compensation coefficient of the temperature-compensated value of the relative humidity is determined.
  • the effect of the temperature is thus included in the determination of the relative humidity by a second measured value similar to the first measured value is determined and processed and by taking a corresponding compensation coefficient from a second table. Subsequently, for example, the uncompensated value for the relative humidity and the compensation term are calculated appropriately or, for example, the temperature-compensated and calibrated value for the relative humidity is taken from a third table.
  • Measured value is measured, which is dependent on the temperature of the medium, that the second measured value processed, in particular digitized, starting from the processed, in particular digitized second measured value and starting from the processed, in particular digitized first measured value from a stored second table of the temperature-compensated Value of relative humidity is taken.
  • correspondingly calibrated and temperature-compensated values of the relative humidity are thus stored in a table and, based on the measured values, the appropriate, assigned value is accessed. That Again, no calculation is required, but the value for the temperature-compensated relative humidity is obtained by accessing a table.
  • An embodiment of the inventive method includes that starting from the processed, in particular digitized second measured value from a stored second table at least two temperature compensation coefficients associated with the second measured value are taken, and that at least from the uncompensated calibrated value for the relative humidity and from the two temperature compensation coefficients of the temperature-compensated value of the relative humidity is determined, in particular calculated.
  • at least two compensation coefficients are therefore required. This is the case, for example, when the temperature compensation takes place via a linear function. For higher-level compensations, correspondingly more coefficients are required.
  • An embodiment of the method according to the invention provides that the first The measured value is adjusted according to the calibration range of the uncompensated calibrated values stored in the stored first table. Depending on whether the range of relative humidity from 0 to 100%, from 0 to 50% or from 50 to 100% is to be used, the first measured value can be calculated appropriately.
  • a special offsetting option indicates the following configuration.
  • An embodiment of the method according to the invention includes that the digitized first measured value is adapted by bit shifting the calibration range.
  • the digitized first measured value is therefore shifted by a suitable number of bits in order to achieve multiplication by or division by two.
  • a further embodiment of the method according to the invention includes that the digitized first measured value is adapted to the calibration range by adding a constant. The digitized first measured value is therefore shifted by a suitable offset in order to achieve a shift of the range.
  • the invention also achieves the object by a device for determining and / or monitoring the relative humidity of a medium, with at least one moisture sensor, and with at least one evaluation unit.
  • the device according to the invention is designed in such a way that at least one first analog / digital converter is provided for the digitization of measured values of the humidity sensor, that at least one first memory unit is provided, in which uncompensated, calibrated values for the relative humidity assigned to the measured values of the humidity sensor can be stored, wherein the calibration values relate to the calibration of the humidity sensor, and that the evaluation unit is configured such that the evaluation unit determines the relative humidity at least on the basis of the uncompensated calibrated values for the relative humidity.
  • the above-described details of the method can also be implemented accordingly in the device.
  • the measuring device for determining and / or monitoring the relative humidity has at least one humidity sensor whose measured values are digitized. Corresponding calibrated values are stored associated with the digitized measured values, so that the evaluation unit can take the calibrated value from a corresponding table as an example of a memory unit based on the measured value of the humidity sensor and determine the value for the relative humidity from it, for example. For the compensation of this measured value, e.g. in terms of temperature, for example, the following configuration is provided.
  • An embodiment of the device includes that at least one temperature sensor is provided, that at least a second analogue Is provided for digitizing measured values of the temperature sensor, that at least one second Speidierussi is provided in the temper the measurement values associated temperature compensation coefficients are stored, the Temperaturkompens réelleskostoryen sidi relate to the Temperarturkompensation the measured values of the Feuditesensors, and that the evaluation unit is configured in that the evaluation unit determines the relative Feudites at least on the basis of the uncompensated calibrated values for the relative Feudites and the temperature compensation coefficient.
  • a temperature sensor is provided, via whose measured values a temperature compensation can be realized.
  • Vorriditung invention provides that it is sidi in the first Speidieriser and / or in the second Speidierussi is a look-up table. At least one Speidierritt is thus realized in the form of a look-up table.
  • a look-up table (LUT) is a data structure, or usually an (associative) array, in which values stored at certain values are stored.
  • An embodiment of the method according to the invention provides that it is in the first Speidieriser and / or in the second Speidierech to a zeitlidien bucket chain with hardware or software correlator.
  • a bucket chain speeder is designed to receive time-lapse waveforms. In conjunction with the correlator, an assignment to other fixed time-lapse signal waveforms is realized. This results in a temporal pattern recognition of the measurement signal.
  • An embodiment of the Vorriditung invention includes that it is in the evaluation unit is an ASIC.
  • An embodiment of the method according to the invention includes that it is in the evaluation unit to a microcontroller.
  • the evaluation unit has at least one ASIC and / or one Microcontroller on.
  • An embodiment of the device according to the invention provides that at least the first analog / digital converter and / or the second analog / digital converter and / or the first Speidierritt and / or the second Speidierillon are integral components of the evaluation is / is.
  • the great advantage of the method and the measurement preamble is that it determines the relative Feudite with minimal performance and thus low power consumption.
  • the invention is further illustrated by the nadienne Zeidinung. It shows:
  • Fig. 1 a sdiematisdie representation of Vorriditung invention.
  • Fig. 1 sdiematisdi the wesentlidien components of the Feuditemess confuses invention are shown.
  • the fidite sensor 1 generates a first measurement related to the relative Feuditmaschine.
  • this is a capacitive Feuditesensor whose capacity is a measure of Feuditmaschine, since the Feuditmaschine sidi affects the dielectric.
  • Soldie Feudite sensors are made by thin film techniques. The first measured value is thus a current or a voltage.
  • a temperature sensor 2 is provided for the measurement thereof, where it is here, for example, a PT100, whose elektrisdier resistance as a second measured value is a measure of the herrsdiende temperature.
  • Both sensors 1, 2 are connected to an evaluation unit 3.
  • this evaluation unit 3 is an ASIC (application-specific integrated circuit or application-specific integrated circuit).
  • This evaluation unit 3 thus receives from the furdite sensor 1 a first measured value and from the temperature sensor 2 a second measured value. From these two measured values, the evaluation unit 3 then determines the relative Feudites, this value being in particular temperature-compensated.
  • the evaluation unit 3 ansdar adaptor example, to a bus or any data line, for example via the PC protocol. If necessary, the individual measured values, i. E. both relative Feudite, as well as the temperature output separately, e.g. in a predetermined order and accordingly coordinated with the recipient.
  • the first measured value of the Feuditesensors 1 is a first analogue / Digital converter 11 digitized. This digitized value is then subjected to a bit shift, ie according to the calibration of the Feuditesensors 1 or according to the stored in the first Speidierillon 16 calibration data, the measured value is multiplied or divided accordingly.
  • the first memory unit 16 which calibrated value for the relative humidity is stored in accordance with the processed first measured value. That is, in the first memory unit 16, the values that result after the calibration of the humidity sensor 1 are stored.
  • the memory unit is realized, for example, by a look-up table (LUT1 is used as the name).
  • LUT1 is used as the name.
  • the relative humidity% RH LUT1 which corresponds to the calibration of the humidity sensor 1, but which, for example, is still uncompensated in relation to the temperature, thus results from the measured capacitance of the humidity sensor 1 as the first measured value.
  • the second measurement i. a measure of the ohmic resistance of the temperature sensor 2
  • a second memory 17 which is also here a look-up table (LUT2)
  • appropriate correction values are taken.
  • the data are stored, which are to be used at a given temperature to compensate for the effects of this temperature.
  • An ASIC evaluation unit 3 a humidity sensor 1 and a temperature sensor 2 are connected directly.
  • the respective measured values are digitized and possibly subjected to a bit shift to correspond to a given calibration range.
  • the appropriate calibrated values or the required compensation coefficients are taken from the look-up tables 16, 17 for the measured values.
  • the evaluation unit 3 subsequently calculates the compensated and calibrated relative humidity of the medium, which is, for example, a gaseous medium or a liquid. This value is finally output via an output 4, for example to a fieldbus or any other communication link.
  • the look-up tables 16, 17 may also include more

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung der relativen Feuchte eines Mediums. Die Erfindung beinhaltet, dass ein erster Messwert gemessen wird, welcher abhängig von der relativen Feuchte des Mediums ist, dass der erste Messwert verarbeitet, insbesondere digitalisiert wird, dass ausgehend von dem verarbeiteten, insbesondere digitalisierten ersten Messwert aus einer hinterlegten ersten Tabelle ein dem ersten Messwert zugeordneter unkompensierter kalibrierter Wert für die relative Feuchte entnommen wird, und dass mindestens aus dem unkompensierten kalibrierten Wert für die relative Feuchte der Wert der relativen Feuchte ermittelt wird. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine entsprechende Vorrichtung.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Bestimmung der relativen Feuchte eines Mediums und entsprechende Vorrichtung
[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung der relativen Feuchte eines Mediums. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine entsprechende Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung der relativen Feuchte eines Mediums, mit mindestens einem Feuchtesensor, und mit mindestens einer Auswerteeinheit. Bei dem Medium handelt es sich insbesondere um ein gasförmiges Medium oder um eine Flüssigkeit.
[0002] Bei Messgeräten für die Messung der Feuchtigkeit oder der Temperatur werden im Stand der Technik Sensoreinheiten verwendet, die durch Dünnsciiicht- oder Dicksciiichttechniken erzeugt werden. Dabei werden entweder Kondensatoren erzeugt, deren Dielektrikum auf die Feuchtigkeit reagiert oder es werden Widerstandsstrukturen auf einem Träger aufgebracht, wobei der elektrische Widerstand abhängig von der Temperatur ist. Diese Sensorelemente sind üblicherweise sehr klein dimensioniert.
[0003] Da diese Feuchtesensoren bzw. Temperatursensoren als direkte Messgröße Kapazität bzw. elektrischen Widerstand haben, ist für die Bestimmung der Feuchte bzw. der Temperatur eine Kalibration erforderlich, durch welche die Zuordnung zwischen eigentlicher Messgröße und daraus abgeleiteter Messgröße stattfindet. Bei Feuchtesensoren ist es insbesondere für die höhere Messgenauigkeit erforderlich, dass auch die Auswirkungen der Temperatur erfasst und bei der Bestimmung der Feuchte berücksichtigt werden.
[0004] In der Offenlegungsschrift EP 1 411 350 Al wird ein Feuchtefühler beschrieben, bei welchem aus einem ermittelten Feuchtesignal ein korrigiertes Signal berechnet wird. Nachteilig ist somit, dass beispielsweise ein entsprechender Mikroprozessor erforderlich ist, welcher die Berechnungen durchführt.
[0005] Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein kostengünstiges Verfahren zur
Kalibration eines Feuchtesensors bzw. dessen Umsetzung in einem entsprechenden Messgerät anzugeben.
[0006] Die Erfindung löst die Aufgabe durch ein Verfahren zur Bestimmung der relativen Feuchte eines Mediums, wobei ein erster Messwert gemessen wird, welcher abhängig von der relativen Feuchte des Mediums ist, wobei der erste Messwert verarbeitet, insbesondere digitalisiert wird, wobei ausgehend von dem verarbeiteten, insbesondere digitalisierten ersten Messwert aus einer hinterlegten ersten Tabelle ein dem ersten Messwert zugeordneter unkompensierter kalibrierter Wert für die relative Feuchte entnommen wird, und wobei mindestens aus dem unkompensierten kalibrierten Wert für die relative Feuchte der Wert der relativen Feuchte ermittelt wird.
[0007] Im erfindungsgemäßen Verfahren wird somit ein erster Messwert bestimmt, welcher abhängig von der relativen Feuchte ist, wobei es sich beispielsweise um die Kapazität eines kapazitiven Feuchtesensors handelt. Dieser Messwert wird digitalisiert, um ihn einfacher und besser verarbeiten zu können. Bei dieser Digitalisierung kann beispielsweise auch eine Übertragung zu einer anderen Größe stattfinden, so z.B. eine Kapazität-Frequenz-Wandlung oder Ähnliches. Für diesen ersten Messwert sind nun in einer ersten Tabelle Kalibrationsdaten hinterlegt, welche also der Zuordnung zwischen dem Messwert und der im Medium vorliegenden Feuchte dienen. Ausgehend von dem verarbeiteten oder digitalisierten Messwert wird der Tabelle der zugeordnete Wert für die relative Feuchte entnommen. Daraus lässt sich die relative Feuchte bestimmen, indem der Tabellen- Wert beispielsweise direkt ausgegeben wird oder indem er mit passenden Korrekturtermen verrechnet oder aus einer passenden Tabelle entnommen wird. D.h. die relative Feuchte wird beispielsweise aus dem in der Tabelle hinterlegten und dem ersten Messwert zugeordneten unkompensierten kalibrierten Wert für die relative Feuchte berechnet. Die Reihenfolge ist somit: erster Messwert; verarbeiteter bzw. digitalisierter Messwert; unkompensierter, aber kalibrierter Wert für die relative Feuchte und schließlich daraus der Wert für die relative Feuchte. Eine Art der Kompensation wird in den folgenden Ausgestaltungen beschrieben.
[0008] Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens beinhaltet, dass ausgehend von dem verarbeiteten, insbesondere digitalisierten ersten Messwert aus einer hinterlegten ersten Tabelle ein dem ersten Messwert zugeordneter Wert der relativen Feuchte entnommen wird. In dieser Ausgestaltung ist durch die Entnahme des Werts der relativen Feuchte aus der Tabelle somit keine Berechnung erforderlich, sondern es wird nur ausgehend von dem ersten Messwert ein Zugriff auf die entsprechende Tabelle vorgenommen. Ein Zugriff auf die Tabelle ersetzt somit die Berechnung, weil in der Tabelle die zugeordneten Werte der relativen Feuchte bereits hinterlegt sind.
[0009] Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass ein zweiter
Messwert gemessen wird, welcher abhängig von der Temperatur des Mediums ist, dass der zweite Messwert verarbeitet, insbesondere digitalisiert wird, dass ausgehend von dem verarbeiteten, insbesondere digitalisierten zweiten Messwert aus einer hinterlegten zweiten Tabelle mindestens ein dem zweiten Messwert zugeordneter Temperaturkompensationskoeffizient entnommen wird, und dass mindestens aus dem unkompensierten kalibrierten Wert für die relative Feuchte und aus dem Temperaturkompensationskoeffizient der temperaturkompensierte Wert der relativen Feuchte ermittelt wird.
[0010] In dieser Ausgestaltung wird somit der Effekt der Temperatur mit in die Bestimmung der relativen Feuchte aufgenommen, indem ein zweiter Messwert ähnlich wie beim ersten Messwert bestimmt und verarbeitet wird und indem aus einer zweiten Tabelle ein entsprechender Kompensationskoeffizient entnommen wird. Anschließend werden beispielsweise der unkompensierte Wert für die relative Feuchtigkeit und der Kompensationsterm passend verrechnet oder es wird beispielsweise einer dritten Tabelle der temperaturkompensierte und kalibrierte Wert für die relative Feuchte entnommen.
[0011] Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass ein zweiter
Messwert gemessen wird, welcher abhängig von der Temperatur des Mediums ist, dass der zweite Messwert verarbeitet, insbesondere digitalisiert wird, dass ausgehend von dem verarbeiteten, insbesondere digitalisierten zweiten Messwert und ausgehend von dem verarbeiteten, insbesondere digitalisierten ersten Messwert aus einer hinterlegten zweiten Tabelle der temperaturkompensierte Wert der relativen Feuchte entnommen wird. In dieser Ausgestaltung sind somit entsprechend kalibrierte und temperaturkompensierte Werte der relativen Feuchte in einer Tabelle hinterlegt und ausgehend von den gemessenen Werten wird auf den passenden, zugeordneten Wert zugegriffen. D.h. auch hier ist keine Berechnung erforderlich, sondern der Wert für die temperaturkompensierte relative Feuchte ergibt sich über den Zugriff auf eine Tabelle.
[0012] Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens beinhaltet, dass ausgehend von dem verarbeiteten, insbesondere digitalisierten zweiten Messwert aus einer hinterlegten zweiten Tabelle mindestens zwei dem zweiten Messwert zugeordnete Temperaturkompensationskoeffizienten entnommen werden, und dass mindestens aus dem unkompensierten kalibrierten Wert für die relative Feuchte und aus den zwei Temperaturkompensationskoeffizienten der temperaturkompensierte Wert der relativen Feuchte ermittelt, insbesondere berechnet wird. Je nach Art der Ermittlung des kompensierten Wertes sind somit mindestens zwei Kompensationskoeffizienten erforderlich. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn die Temperatur-Kompensation über eine lineare Funktion erfolgt. Bei Kompensationen höheren Grades sind entsprechend mehr Koeffizienten erforderlich.
[0013] Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass der erste Messwert entsprechend dem Kalibrationsbereidi der in der hinterlegten ersten Tabelle hinterlegten unkompensierten kalibrierten Werte angepasst wird. Je nachdem, ob der Bereich der relativen Feuchte von 0 bis 100%, von 0 bis 50% oder von 50 bis 100% verwendet werden soll, lässt sich der erste Messwert passend verrechnen. Eine besondere Verrechnungsmöglichkeit gibt die folgende Ausgestaltung an.
[0014] Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens beinhaltet, dass der digitalisierte erste Messwert durch Bitshiften dem Kalibrationsbereich angepasst wird. Der digitalisierte erste Messwert wird also um eine passende Anzahl an Bits verschoben, um damit eine Multiplikation mit bzw. Division durch zwei zu erreichen.
[0015] Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens beinhaltet, dass der digitalisierte erste Messwert durch Addition einer Konstanten dem Kalibrationsbereich angepasst wird. Der digitalisierte erste Messwert wird also um einen passenden Offset verschoben, um damit eine Verschiebung des Bereiches zu erreichen.
[0016] Die Erfindung löst die Aufgabe weiterhin durch eine Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung der relativen Feuchte eines Mediums, mit mindestens einem Feuchtesensor, und mit mindestens einer Auswerteeinheit. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dabei derartig ausgestaltet, dass mindestens ein erster Analog- /Digitalwandler zur Digitalisierung von Messwerten des Feuchtesensors vorgesehen ist, dass mindestens eine erste Speichereinheit vorgesehen ist, in welcher den Messwerten des Feuchtesensors zugeordnete unkompensierte kalibrierte Werte für die relative Feuchte hinterlegbar sind, wobei die Kalibrationswerte sich auf die Kalibration des Feuchtesensors beziehen, und dass die Auswerteeinheit derartig ausgestaltet ist, dass die Auswerteeinheit zumindest ausgehend von den unkompensierten kalibrierten Werten für die relative Feuchte die relative Feuchte ermittelt. Die oben ausgeführten Details des Verfahrens lassen sich auch entsprechend bei der Vorrichtung umsetzen. Das Messgerät zur Bestimmung und/oder Überwachung der relativen Feuchte weist zumindest einen Feuchtesensor auf, dessen Messwerte digitalisiert werden. Den digitalisierten Messwerten sind entsprechende kalibrierte Werte zugeordnet abgelegt, so dass die Auswerteeinheit aus einer entsprechenden Tabelle als Beispiel einer Speichereinheit ausgehend vom Messwert des Feuchtesensors den kalibrierten Wert entnehmen und daraus den Wert für die relative Feuchte bestimmen, beispielsweise berechnen kann. Für die Kompensation dieses Messwerts z.B. in Hinsicht auf die Temperatur ist beispielsweise die folgende Ausgestaltung vorgesehen.
[0017] Eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung beinhaltet, dass mindestens ein Temperatursensor vorgesehen ist, dass mindestens ein zweiter Analog- /Digitalwandler zur Digitalisierung von Messwerten des Temperatursensors vorgesehen ist, dass mindestens eine zweite Speidiereinheit vorgesehen ist, in weldier den Messwerten des Temperatursensors zugeordnete Temperaturkompensationskoeffizienten hinterlegbar sind, wobei die Temperaturkompensationskoeffizienten sidi auf die Temperarturkompensation der Messwerte des Feuditesensors beziehen, und dass die Auswerteeinheit derartig ausgestaltet ist, dass die Auswerteeinheit zumindest ausgehend von den unkompensierten kalibrierten Werten für die relative Feudite und den Temperaturkompensationskoeffizienten die relative Feudite ermittelt. In dieser Ausgestaltung ist audi ein Temperatursensor vorgesehen, über dessen Messwerte sidi eine Temperaturkompensation realisieren lässt. Hierfür werden in Analogie zur Verarbeitung der Messwerte des Feuditesensors audi Digitalisierung und eine Tabelle als Speidiereinheit mit entspredienden Werten verwendet, wobei in diesem Fall in der Tabelle die entspredienden Kompensationsdaten abgelegt sind. Aus den beiden Messwerten für die Feudite und die Temperatur wird somit ein temperaturkompensierter und kalibrierter Wert für die relative Feudite ermittelt bzw. erredinet.
[0018] Eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorriditung sieht vor, dass es sidi bei der ersten Speidiereinheit und/oder bei der zweiten Speidiereinheit um eine Look- Up-Table handelt. Mindestens eine Speidiereinheit ist somit in Form einer Look- up-Tabelle realisiert. Eine Look-Up-Table (LUT) ist eine Datenstruktur, bzw. meist ein (assoziatives) Array, in weldiem zu bestimmten Werten verbundene Wert abgelegt sind.
[0019] Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass es sidi bei der ersten Speidiereinheit und/oder bei der zweiten Speidiereinheit um einen zeitlidien Eimerkettenspeidier mit Hardware- oder Software-Korrelator handelt. Ein Eimerkettenspeidier ist dazu ausgelegt, zeitlidie Signalverläufe aufzunehmen. In Verbindung mit dem Korrelator wird eine Zuordnung zu anderen festgelegten zeitlidien Signalverläufen realisiert. Damit ergibt sidi eine zeitlidie Mustererkennung des Messsignals.
[0020] Eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorriditung beinhaltet, dass es sidi bei der Auswerteeinheit um einen ASIC handelt.
[0021] Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens beinhaltet, dass es sidi bei der Auswerteeinheit um einen Mikrocontroller handelt. In einer weiteren Ausgestaltung weist die Auswerteeinheit zumindest einen ASIC und/oder einen Mikrocontroller auf.
[0022] Eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass mindestens der erste Analog-/Digitalwandler und/oder der zweite Analog-/Digitalwandler und/ oder die erste Speidiereinheit und/oder die zweite Speidiereinheit integrale Bestandteile der Auswerteeinheit sind/ist.
[0023] Der große Vorteil des Verfahrens und der Messvorriditung besteht darin, dass so die relative Feudite mit minimaler Redienleistung und damit geringem Stromverbraudi bestimmt wird.
[0024] Die Erfindung wird anhand der nadifolgenden Zeidinung näher erläutert. Es zeigt:
[0025] Fig. 1: eine sdiematisdie Darstellung der erfindungsgemäßen Vorriditung.
[0026] In der Fig. 1 sind sdiematisdi die wesentlidien Bestandteile des erfindungsgemäßen Feuditemessgerätes dargestellt. Der Feuditesensor 1 erzeugt einen ersten Messwert, weldier mit der relativen Feuditigkeit in Zusammenhang steht. Im gezeigten Fall handelt es sidi dabei um einen kapazitiven Feuditesensor, dessen Kapazität ein Maß für die Feuditigkeit ist, da die Feuditigkeit sidi auf das Dielektrikum auswirkt. Soldie Feuditesensoren lassen sidi beispielsweise durdi die Dünnfilmtediniken herstellen. Bei dem ersten Messwert handelt es sidi somit um einen Strom oder um eine Spannung.
[0027] Da die Temperatur bei der Bestimmung der relativen Feuditigkeit Auswirkungen hat, ist für deren Messung ein Temperatursensor 2 vorgesehen, bei weldiem es sidi hier beispielsweise um einen PT100 handelt, dessen elektrisdier Widerstand als zweiter Messwert ein Maß für die herrsdiende Temperatur ist.
[0028] Beide Sensoren 1, 2 sind mit einer Auswerteeinheit 3 verbunden. Bei dieser Auswerteeinheit 3 handelt es sidi im gezeigten Fall um einen ASIC (anwendungsspezifisdie integrierte Sdialtung oder Application Specific Integrated Circuit). Diese Auswerteeinheit 3 empfängt somit vom Feuditesensor 1 einen ersten Messwert und von dem Temperatursensor 2 einen zweiten Messwert. Aus diesen beiden Messwerten ermittelt die Auswerteeinheit 3 dann die relative Feudite, wobei dieser Wert insbesondere temperaturkompensiert ist. Über den Ausgang 4 ist die Auswerteeinheit 3 beispielsweise an einen Bus oder eine beliebige Datenleitung beispielsweise über das PC-Protokoll ansdiießbar. Über diesen Ausgang werden audi ggf. die einzelnen Messwerte, d.h. sowohl relative Feudite, als audi die Temperatur separat ausgegeben, z.B. in einer vorgegebenen und entsprediend mit dem Empfänger koordinierten Reihenfolge.
[0029] Der erste Messwert des Feuditesensors 1 wird über einen ersten Analog- /Digitalwandler 11 digitalisiert. Dieser digitalisierte Wert wird dann einem Bit-Shift unterzogen, d.h. entsprechend der Kalibration des Feuditesensors 1 bzw. entsprechend den in der ersten Speidiereinheit 16 hinterlegten Kalibrationsdaten wird der Messwert entsprechend multipliziert oder dividiert.
[0030] Anschließend wird in der ersten Speichereinheit 16 nachgesehen, welcher kalibrierte Wert für die relative Feuchte passend zum verarbeiteten ersten Messwert hinterlegt ist. D.h. in der ersten Speichereinheit 16 sind die Werte hinterlegt, die sich nach der Kalibration des Feuchtesensors 1 ergeben. Die Speichereinheit ist beispielsweise durch eine Look-up-Table realisiert (als Bezeichnung sei LUTl verwendet). Endlich ergibt sich somit aus der gemessenen Kapazität des Feuchtesensors 1 als ersten Messwert die relative Feuchte %RH LUT1, welche der Kalibration des Feuchtesensors 1 entspricht, welche jedoch z.B. in Bezug auf die Temperatur noch unkompensiert ist.
[0031] Für diese Kompensation wird der zweite Messwert, d.h. ein Maß für den ohmsdien Widerstand des Temperatursensors 2, ebenfalls digitalisiert und aus einem zweiten Speicher 17, bei welchem es sich hier ebenfalls um eine Look-up-Table (LUT2) handelt, werden passende Korrekturwerte entnommen. Im gezeigten Fall handelt es sich um zwei Kompensationskoeffizienten A und B. Somit sind in dem zweiten Speicher 17 die Daten hinterlegt, welche bei einer gegebenen Temperatur zur Kompensation der Effekte dieses Temperatur zu verwenden sind.
[0032] Die Ergebnisse der beiden Speichereinheiten 16, 17 werden dann auf eine
Verrechnungseinheit 18 gegeben, welche über eine Gleichung: %RH Komp, = A * %RH LUTi + B die temperaturkompensierte relative Feuchte ermittelt, d.h. insbesondere berechnet.
[0033] Die erfinderische Vorrichtung sei daher noch einmal kurz zusammengefasst: An einen ASIC als Auswerteeinheit 3 sind ein Feuchtesensor 1 und ein Temperatursensor 2 direkt angeschlossen. Die jeweiligen Messwerte werden digitalisiert und ggf. einem Bitshift unterzogen, um einen gegebenen Kalibrationsbereich zu entsprechen. Anschließend werden für die Mess werte aus Look-up-Tabellen 16, 17 die passenden kalibrierten Werte bzw. die erforderlichen Kompensationskoeffizienten entnommen. Mit diesen kalibrierten Werten und den Kompensationskoeffizienten berechnet anschließend der Auswerteeinheit 3 die kompensierte und kalibrierte relative Feuchte des Mediums, bei welchem es sich beispielsweise um ein gasförmiges Medium oder um eine Flüssigkeit handelt. Dieser Wert wird schließlich über einen Ausgang 4 beispielsweise auf einen Feldbus oder eine beliebige andere Kommunikationsverbindung ausgegeben. [0034] In den Look-up-Tabellen 16, 17 können dabei auch weitere
Kompensationskoeffizienten, Kalibrations- oder beliebige andere Verredinungsdaten hinterlegt werden, um z.B. die Umrediung in andere Systeme (0C oder 0F) zu ermöglichen. [0035] Bezugszeichenliste
Tabelle 1
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Claims

Ansprüche
[0001] Verfahren zur Bestimmung der relativen Feuchte eines Medums, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Messwert gemessen wird, welcher abhängig von der relativen Feuchte des Mediums ist, dass der erste Messwert verarbeitet, insbesondere digitalisiert wird, dass ausgehend von dem verarbeiteten, insbesondere digitalisierten ersten Messwert aus einer hinterlegten ersten Tabelle ein dem ersten Messwert zugeordneter unkompensierter kalibrierter Wert für de relative Feuchte entnommen wird, und dass mindestens aus dem unkompensierten kalibrierten Wert für de relative Feuchte der Wert der relativen Feuchte ermittelt wird.
[0002] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von dem verarbeiteten, insbesondere dgjtaϊsierten ersten Messwert aus einer hinterlegten ersten Tabelle ein dem ersten Messwert zugeordneter Wert der relativen Feuchte entnommen wird.
[0003] Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter
Messwert gemessen wird, welcher abhängig von der Temperatur des Medums ist, dass der zweite Messwert verarbeitet, insbesondere dgitaüsiert wird, dass ausgehend von dem verarbeiteten, insbesondere dgitaüsierten zweiten Messwert aus einer hinterlegten zweiten Tabelle mindestens ein dem zweiten Messwert zugeordneter Temperaturkompensationskoeffizient entnommen wird, und dass mindestens aus dem unkompensierten kalibrierten Wert für de relative Feuchte und aus dem Temperaturkompensationskoeffizient der temperaturkompensierte Wert der relativen Feuchte ermittelt wird.
[0004] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter
Messwert gemessen wird, welcher abhängig von der Temperatur des Medums ist, dass der zweite Messwert verarbeitet, insbesondere dgitaüsiert wird, dass ausgehend von dem verarbeiteten, insbesondere dgitaüsierten zweiten Messwert und ausgehend von dem verarbeiteten, insbesondere dgjtaϊsierten ersten Messwert aus einer hinterlegten zweiten Tabelle der temperaturkompensierte Wert der relativen Feuchte entnommen wird.
[0005] Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von dem verarbeiteten, insbesondere dgjtaϊsierten zweiten Messwert aus einer hinterlegten zweiten Tabelle mindestens zwei dem zweiten Messwert zugeordnete Temperaturkompensationskoeffizienten entnommen werden, und dass mindestens aus dem unkompensierten kalibrierten Wert für de relative Feuchte und aus den zwei Temperaturkompensationskoeffizienten der temperaturkompensierte Wert der relativen Feuchte ermittelt wird.
[0006] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Messwert entsprechend dem Kaϊbrationsbereich der in der hinterlegten ersten Tabelle hinterlegten unkompensierten kalibrierten Werte angepasst wird.
[0007] Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der digitalisierte erste Messwert durch Bitshiften dem Kaϊbrationsbereich angepasst wird.
[0008] Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der digitalisierte erste Messwert durch Addition einer Konstanten dem Kaϊbrationsbereich angepasst wird.
[0009] Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung der relativen Feuchte eines
Mediums, mit mindestens einem Feuchtesensor (1), und mit mindestens einer Auswerteeinheit (3), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein erster Analog -/Digitalwandler (11) zur Digitalisierung von Messwerten des Feuchtesensors (1) vorgesehen ist, dass mindestens eine erste Speichereinheit (16) vorgesehen ist, in welcher den Messwerten des Feuchtesensors (1) zugeordnete unkompensierte kalibrierte Werte für de relative Feuchte hinterlegbar sind, wobei de Kaϊbrationswerte sich auf de Kaϊbration des Feuchtesensors (1) beziehen, und dass de Auswerteeinheit (3) derartig ausgestaltet ist, dass de Auswerteeinheit (3) zumindest ausgehend von den unkompensierten kalibrierten Werten für de relative Feuchte de relative Feuchte ermittelt.
[0010] Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein
Temperatursensor (2) vorgesehen ist, dass mindestens ein zweiter Analog- /Digjtalwandler (12) zur Digitalisierung von Mess werten des Temperatursensors
(2) vorgesehen ist, dass mindestens eine zweite Speichereinheit (17) vorgesehen ist, in welcher den Messwerten des Temperatursensors (2) zugeordnete Temperaturkompensationskoeffizienten hinterlegbar sind, wobei de Temperaturkompensationskoeffizienten sich auf de Temperarturkompensation der Messwerte des Feuchtesensors (1) beziehen, und dass de Auswerteeinheit
(3) derartig ausgestaltet ist, dass de Auswerteeinheit (3) zumindest ausgehend von den unkompensierten kalibrierten Werten für de relative Feuchte und den Temperaturkompensationskoeffizienten de relative Feuchte ermittelt.
[0011] Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der ersten Speichereinheit (11) und/oder bei der zweiten Speichereinheit (12) um eine Look-Up-Table handelt. [0012] Vorrichtung nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der ersten Speichereinheit (11) und/oder bei der zweiten Speichereinheit
(12) um einen zeitlichen Eimerkettenspeicher mit Hardware- oder
Softwarekorrelator handelt. [0013] Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Auswerteeinheit (3) um einen ASIC handelt. [0014] Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Auswerteeinheit (3) um einen
Mkrocontroller handelt. [0015] Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens der erste Analog-/Digjtalwandler (11) und/ oder der zweite Analog-/Digjtalwandler (12) und/oder de erste Speichereinheit
(16) und/oder de zweite Speichereinheit (17) integrale Bestandteile der
Auswerteeinheit (3) sind/ist.
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