WO2014146959A1 - Humidity sensor with water-permeable protective layer and method for protecting the sensor using the protective layer - Google Patents

Humidity sensor with water-permeable protective layer and method for protecting the sensor using the protective layer Download PDF

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WO2014146959A1
WO2014146959A1 PCT/EP2014/054914 EP2014054914W WO2014146959A1 WO 2014146959 A1 WO2014146959 A1 WO 2014146959A1 EP 2014054914 W EP2014054914 W EP 2014054914W WO 2014146959 A1 WO2014146959 A1 WO 2014146959A1
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WO
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sensor
protective layer
sensor element
humidity
moisture
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PCT/EP2014/054914
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Inventor
Reinhard Neul
Fabian Henrici
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Robert Bosch Gmbh
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/22Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance
    • G01N27/223Investigating 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
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
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    • G01N33/0027General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
    • G01N33/0036Specially adapted to detect a particular component
    • G01N33/0059Specially adapted to detect a particular component avoiding interference of a gas with the gas to be measured

Definitions

  • the present invention relates to a humidity sensor for determining a humidity of a measuring medium in an environment of the humidity sensor,
  • Humidity sensors are often exposed to aggressive media, such as dirt, acids or other pollutants and are before such media too
  • moisture sensors should be accessible to the moisture to be detected in surrounding media.
  • DE 10 2006 033 251 A1 discloses a protective device for a humidity sensor in an aggressive atmosphere.
  • an improved humidity sensor for determining a humidity of a measuring medium in an environment of the humidity sensor
  • a humidity sensor having an advantageous protective layer can be provided.
  • a humidity sensor having an advantageous protective layer can be provided.
  • a graphene oxide layer is suitable for this purpose.
  • the moisture sensor is provided with a protective layer which allows moisture to pass well, but keeps unwanted pollutants from the sensor.
  • An advantage of embodiments of the present invention is a reliable protection of a humidity sensor by the protective layer z. B. off
  • Graphene oxide which is especially permeable to water and thus keeps unwanted pollutants from the sensor. Therefore, an improved protection of the sensor against harmful or a function of the sensor affecting environmental influences can be achieved, wherein a contact of the sensor is maintained to the substance to be detected in the surrounding medium.
  • embodiments of the present invention also relate to an advantageous use of a graphene oxide membrane or coating to protect a moisture sensor from damage by acids, dirt, and the like.
  • a humidity sensor for determining a humidity of a measuring medium in an environment of the humidity sensor has the following features: at least one moisture-sensitive sensor element, wherein at least one property of the sensor element can be influenced by the humidity of the measuring medium; and a protective layer, by means of which the at least one sensor element can be separated from the environment of the humidity sensor, so that a mass transfer between the measuring medium and the at least one sensor element takes place exclusively via the protective layer, wherein the protective layer is designed to be permeable to water in the measuring medium and to be substantially impermeable to other substances in the measurement medium.
  • the humidity sensor may be provided in particular for automotive applications or automotive applications.
  • the humidity sensor can be used, for example, in conjunction with a vehicle, in order to to determine moisture.
  • the vehicle may be a motor vehicle, in particular a road-bound motor vehicle, such as a passenger car, a truck or any other commercial vehicle.
  • the sensor element may be a well-known element for detection of moisture.
  • the sensor element may for example be based on a capacitive measuring arrangement.
  • the at least one property of the sensor element, which can be influenced by the moisture of the measured medium may be a conductivity, for example an electrical or dielectric conductivity of the sensor element.
  • the sensor element or a material of the sensor element is designed to change its property when it is exposed to moisture or brought into contact with moisture.
  • the sensor element may comprise, for example, a moisture-absorbing material, for example a polymer.
  • the property or a change of the property can be detected metrologically. As a result, it can be detected whether the sensor element is influenced by moisture or not. If necessary, it can also be recognized by what amount of moisture the sensor element is influenced.
  • the protective layer of the humidity sensor or for the humidity sensor can be designed to be permeable or permeable to water vapor in the measuring medium.
  • the protective layer of the moisture sensor or, for the moisture sensor can be designed to be substantially impermeable or impermeable to other substances or molecules, in particular also in the gaseous state, in the measuring medium.
  • substantially impermeable is meant a complete impermeability or negligibly low permeability.
  • the protective layer may comprise graphene oxide.
  • the protective layer can consist of graphene or graphene oxide.
  • Such a graphene oxide layer may be permeable to water or moisture, but impermeable to other gases or molecules.
  • Such an embodiment offers the advantage that a protection of the sensor element and optionally also further detection features of the humidity sensor can be increased from harmful environmental influences, but without limiting a detection function of the sensor element.
  • Graphene oxide is gas-tight but permeable to water molecules and has good tensile strength and rigidity.
  • the protective layer may be formed as a membrane. Thus, a protective membrane of graphene or graphene oxide can be provided.
  • the protective membrane can be designed to enclose or encase the at least one moisture-sensitive sensor element, if appropriate, also other detection features of the moisture sensor or to surround it at least partially.
  • a membrane in particular a graphene oxide membrane, is distinguished by good mechanical properties and a sensor element can be surrounded and protected in a simple manner by means of such a membrane.
  • the protective layer may be formed as a coating of the at least one sensor element.
  • a coating of graphene or graphene oxide can be provided.
  • Such an embodiment offers the advantage that even by means of a coating, in particular with graphene oxide, the sensor element can be protected in a simple manner.
  • the protective layer can be arranged so as to extend over at least one side of the at least one sensor element.
  • the protective layer may partially or completely cover a surface, a surface and a side surface or a surface and a peripheral edge of the sensor element.
  • at least one side of the sensor element can be coated or covered with the protective layer.
  • the at least one sensor element may comprise a moisture-sensitive polymer material.
  • the sensor element can be designed to
  • a polymer sensor element enables a simple dependency and detectability of the humidity of the measuring medium on the basis of the amount of stored water.
  • the property for example, a permittivity or conductivity of the
  • the at least one sensor element can have two electrodes. Between the electrodes, a moisture-absorbing material of the sensor element may be arranged. Here, the two electrodes may be in contact with the moisture absorbing material. The material can thus form a dielectric of a capacitor arrangement.
  • a voltage measurement at the electrodes or a current measurement between the electrodes a moisture-induced change in a dielectric conductivity of the material can be detected. From the change in the dielectric conductivity can in turn be concluded on the moisture that has caused the change.
  • the two electrodes can be formed as two parallel or obliquely arranged plate electrodes or as two finger-shaped interdigitated interdigital electrodes.
  • the two electrodes may also be formed as two electrically conductive layers.
  • the two plate electrodes arranged parallel or inclined with respect to one another may be part of a plate capacitor, wherein the moisture sensor may have a capacitive evaluation or detection.
  • the moisture of the measuring medium can be detected, for example, by incorporating water into the at least one sensor element or a polymer layer between the two electrodes or conductive layers of the sensor element.
  • An altered incorporation of water or the electrical conductivity dependent thereon changes a capacitance of the plate capacitor, which in turn can be detected electrically.
  • Such an embodiment offers the advantage that a simple and reliable and accurate determination of the humidity of the medium to be measured is made possible.
  • a carrier may be provided on which the at least one sensor element is mounted.
  • the protective layer can be arranged to extend over all but one side of the at least one sensor element.
  • the protective layer may be attached to the carrier.
  • the protective layer can be arranged spanning the at least one sensor element and optionally the two electrodes.
  • the at least one sensor element may be attached on one side to the carrier and be surrounded on the other sides of the protective layer.
  • a method for protecting a humidity sensor which is provided for determining a humidity of a measuring medium in an environment of the humidity sensor, comprises the following steps:
  • a protective layer for separating the at least one sensor element from the surroundings of the humidity sensor at the at least one sensor element, so that a mass transfer between the measuring medium and the at least one sensor element takes place exclusively via the protective layer, wherein the protective layer is designed to permeate water in the measuring medium and to be substantially impermeable to other substances in the measurement medium.
  • the method for protecting a humidity sensor can be carried out in order to advantageously manufacture the above-mentioned moisture sensor or to advantageously protect a moisture sensor.
  • a base device of the humidity sensor may also be provided, wherein the at least one moisture-sensitive sensor element is a part of the basic device.
  • Such a basic device may further comprise a carrier, to which the at least one sensor element is attached, and two electrodes, between which the at least one sensor element is arranged.
  • the protective layer may be formed as a membrane over the at least one sensor element or as a coating of the at least one sensor element.
  • graphene oxide may be permeable to water or moisture, but impermeable to other gases or molecules.
  • Graphene oxide is gas-tight and permeable to water molecules and has good tensile strength and rigidity.
  • FIG. 1 shows a humidity sensor according to an embodiment of the present invention
  • FIGS. 2A and 2B show a humidity sensor according to a further exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a flowchart of a method according to an embodiment of the present invention.
  • the humidity sensor 100 has a carrier 110, a first electrode 120, a second electrode 130, a sensor element 140 and a protective layer 150.
  • the humidity sensor 100 is arranged in or exposed to a surrounding measuring medium 160.
  • the measuring medium 160 contains moisture or moisture in the form of water 162 or water molecules and other substances 164, such as dirt, acids and / or the like.
  • the first electrode 120 is arranged on the carrier 110. Between the first electrode 120 and the second electrode 130, the sensor element 140 is arranged. Thus, the first electrode 120 is disposed between the carrier 110 and the second electrode 130.
  • the protective layer 150 is attached to the carrier. the first electrode 120 and the second electrode 130 and the sensor element 140 are arranged and enveloped.
  • the first electrode 120 and the second electrode 130 are referred to as
  • the sensor element 140 comprises a polymer which is designed to absorb a moisture or moisture.
  • the moisture originates here from the water 162 of the measuring medium 160.
  • the measuring medium 160 surrounds the humidity sensor 100.
  • the humidity sensor 100 is designed to determine a humidity of the measuring medium 160.
  • the protective layer 150 of the humidity sensor 100 has, for example, graphene oxide, although this is not explicitly illustrated graphically in FIG. 1.
  • the protective layer 150 of the humidity sensor 100 is designed to be permeable to the water 162 or the water molecules of the measuring medium 160. This is symbolized in FIG. 1 by a bidirectional arrow which extends between the measuring medium 160 and the sensor element 140 as well as through the protective layer 150.
  • the protective layer 150 of the humidity sensor 100 is designed to be impermeable to the other substances 164 of the measuring medium 160. This is symbolized in FIG. 1 by an arrow which runs in the measuring medium 160 outside the protective layer 150, the arrow pointing to the
  • Protective layer 150 impinges and from the protective layer 150 back into the measuring medium 160 shows.
  • the water 162 penetrating the protective layer 150 is taken up by the sensor element 140.
  • a dielectric conductivity of the sensor element 140 depends on a quantity of the stored water 162. By way of example, this can be detected capacitively by means of the first electrode 120 and the second electrode 130, so that the humidity of the measuring medium 160 can be determined.
  • the moisture sensor 100 in FIGS. 2A and 2B corresponds to the mode of operation and components of the moisture sensor from FIG. 1, with the exception that in FIGS. 2A and 2B the components of the humidity sensor 100 have a different arrangement / or molding.
  • FIG. 2A shows a schematic plan view of a humidity sensor 100 according to a further exemplary embodiment of the present invention. Shown are in the schematic plan view of the humidity sensor 100, a first electrode 120, a second electrode 130, a sensor element 140 and a section line AA. According to the exemplary embodiment of the present invention illustrated in FIGS. 2A and 2B, the first electrode 120 and the second electrode 130 are formed as interdigital electrodes or form an interdigital structure or intermeshing structure.
  • the sensor element 140 is disposed between the first electrode 120 and the second electrode 130. The sensor element 140 extends serpentinely between the first electrode 120 and the second electrode 130.
  • FIG. 2B shows a cross-sectional view of the moisture sensor 100 shown in FIG. 2A along the section line AA. Shown are in the
  • the first electrode 120, the second electrode 130 and the sensor element 140 are attached to the carrier 110.
  • the sensor element 140 is arranged between the first electrode 120 and the second electrode 130.
  • the protective layer 150 extends from the first electrode 120 to the second electrode 130 across the sensor element 140.
  • the sensor element 140 between the carrier 1 10 and the protective layer 150 is arranged.
  • the sensor element 140 is surrounded by the carrier 110, the first electrode 120, the second electrode 130 and the protective layer 150.
  • Fig. 2B shows a humidity sensor 100, in which on the carrier 1 10, the z.
  • the electrodes 120 and 130, z. B. in the form of an interdigital structure, whereby other structures are possible, are arranged. Gaps between the electrodes 120 and 130 are connected to the sensor element 140 and a moisture-sensitive layer, for. As a polymer layer, filled and covered with the protective layer 150.
  • FIG. 3 shows a flow chart of a method 300 for protecting a humidity sensor, which is provided for determining a humidity of a measuring medium in an environment of the humidity sensor, according to an embodiment.
  • the method 300 has a step of providing 310 at least one moisture-sensitive sensor element.
  • at least one property of the sensor element is dependent on the humidity of the measuring medium.
  • the method 300 also includes a step of arranging 320 a protective layer for separating the at least one sensor element from the environment of the humidity sensor on the at least one sensor element, so that a mass transfer between the measuring medium and the at least one sensor element takes place exclusively via the protective layer.
  • the protective layer is designed to be permeable to water in the measuring medium and to be substantially impermeable to other substances in the measuring medium.
  • the method 300 for protecting a humidity sensor can be carried out in order to advantageously manufacture the moisture sensor shown and described in FIGS. 1 and 2A and 2B or to protect a moisture sensor in an advantageous manner.

Abstract

Disclosed is a humidity sensor (100) for determining the humidity of a measuring medium (160) in an environment of the humidity sensor (100). The humidity sensor (100) has at least one humidity-sensitive sensor element (140). At least one property of the sensor element (140) is dependent on the humidity of the measuring medium (160). The humidity sensor (100) has a protective layer (150), by means of which the at least one sensor element (140) is separated from the environment of the humidity sensor (100) such that a substance exchange occurs between the measuring medium (160) and the at least one sensor element (140) via the protective layer (150) alone. The protective layer (150) is designed to be permeable to water (162) in the measuring medium (160) and to be impermeable to other substances (164) in the measuring medium (160).

Description

5 Beschreibung  5 description
Titel title
FEUCHTESENSOR MIT WASSERPERMEABLER SCHUTZSCHICHT UND VERFAHREN ZUM SCHÜTZEN DES MOISTURE SENSOR WITH WATERPERMEABLY PROTECTIVE LAYER AND PROCESS FOR PROTECTING THE
SENSORS SENSORS
- n DURCH DIE SCHUTZSCHICHT  - n THROUGH THE PROTECTIVE LAYER
Stand der Technik State of the art
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Feuchtesensor zum Bestimmen 15 einer Feuchtigkeit eines Messmediums in einer Umgebung des Feuchtesensors, The present invention relates to a humidity sensor for determining a humidity of a measuring medium in an environment of the humidity sensor,
auf ein Verfahren zum Schützen eines Feuchtesensors und auf eine Verwendung von Graphenoxid als Schutzschicht für einen Feuchtesensor.  to a method of protecting a humidity sensor and to using graphene oxide as a protective layer for a humidity sensor.
Feuchtesensoren sind häufig aggressiven Medien, wie beispielsweise Schmutz, 20 Säuren oder anderen Schadstoffen ausgesetzt und sind vor solchen Medien zu Humidity sensors are often exposed to aggressive media, such as dirt, acids or other pollutants and are before such media too
schützen. Jedoch sollen Feuchtesensoren für die zu erfassende Feuchtigkeit in umgebenden Medien zugänglich sein.  protect. However, moisture sensors should be accessible to the moisture to be detected in surrounding media.
Die DE 10 2006 033 251 A1 offenbart eine Schutzeinrichtung für einen Feuchte- 25 sensor in aggressiver Atmosphäre. DE 10 2006 033 251 A1 discloses a protective device for a humidity sensor in an aggressive atmosphere.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Vor diesem Hintergrund werden ein verbesserter Feuchtesensor zum Bestimmen 30 einer Feuchtigkeit eines Messmediums in einer Umgebung des Feuchtesensors, Against this background, an improved humidity sensor for determining a humidity of a measuring medium in an environment of the humidity sensor,
ein verbessertes Verfahren zum Schützen eines Feuchtesensors sowie eine vorteilhafte Verwendung von Graphenoxid als Schutzschicht für einen Feuchtesensor gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschrei- 35 bung. Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann ein Feuchtesensor mit einer vorteilhaften Schutzschicht bereitgestellt werden. Vorgesehen ist beispielsweise eine zumindest partielle Umhüllung oder Beschichtung eines Feuchtesensors mit einer Schicht, welche spezifisch nur Feuchtigkeit durchlasst. Hierzu eignet sich insbesondere eine Graphenoxidschicht. Insbesondere ist der Feuchtesensor mit einer Schutzschicht versehen, welche Feuchtigkeit besonders gut durchlasst, aber unerwünschte Schadstoffe vom Sensor fernhält. an improved method for protecting a humidity sensor and an advantageous use of graphene oxide as a protective layer for a moisture sensor presented according to the main claims. Advantageous embodiments emerge from the respective subclaims and the following description. According to embodiments of the present invention, a humidity sensor having an advantageous protective layer can be provided. Provided, for example, is an at least partial coating or coating of a moisture sensor with a layer which specifically passes only moisture. In particular, a graphene oxide layer is suitable for this purpose. In particular, the moisture sensor is provided with a protective layer which allows moisture to pass well, but keeps unwanted pollutants from the sensor.
Ein Vorteil von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist ein zuverlässiger Schutz eines Feuchtesensors durch die Schutzschicht z. B. aus An advantage of embodiments of the present invention is a reliable protection of a humidity sensor by the protective layer z. B. off
Graphenoxid, die insbesondere nur durchlässig für Wasser ist und somit unerwünschte Schadstoffe vom Sensor fernhält. Daher kann ein verbesserter Schutz des Sensors vor schädlichen bzw. eine Funktion des Sensors beeinträchtigenden Umgebungseinflüssen erreicht werden, wobei ein Kontakt des Sensors zu dem zu erfassenden Stoff im Umgebungsmedium beibehalten ist. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen insbesondere auch eine vorteilhafte Anwendung einer Graphenoxid-Membran oder -Beschichtung zum Schutz eines Feuchtesensors vor Beschädigung durch Säuren, Schmutz und dergleichen. Graphene oxide, which is especially permeable to water and thus keeps unwanted pollutants from the sensor. Therefore, an improved protection of the sensor against harmful or a function of the sensor affecting environmental influences can be achieved, wherein a contact of the sensor is maintained to the substance to be detected in the surrounding medium. In particular, embodiments of the present invention also relate to an advantageous use of a graphene oxide membrane or coating to protect a moisture sensor from damage by acids, dirt, and the like.
Ein Feuchtesensor zum Bestimmen einer Feuchtigkeit eines Messmediums in einer Umgebung des Feuchtesensors weist folgende Merkmale auf: zumindest ein feuchteempfindliches Sensorelement, wobei zumindest eine Eigenschaft des Sensorelements von der Feuchtigkeit des Messmediums beeinflussbar ist; und eine Schutzschicht, mittels derer das zumindest eine Sensorelement von der Umgebung des Feuchtesensors abtrennbar ist, sodass ein Stoffaustausch zwischen dem Messmedium und dem zumindest einen Sensorelement ausschließlich über die Schutzschicht erfolgt, wobei die Schutzschicht ausgebildet ist, um für Wasser in dem Messmedium permeabel zu sein und für andere Stoffe in dem Messmedium im Wesentlichen impermeabel zu sein. A humidity sensor for determining a humidity of a measuring medium in an environment of the humidity sensor has the following features: at least one moisture-sensitive sensor element, wherein at least one property of the sensor element can be influenced by the humidity of the measuring medium; and a protective layer, by means of which the at least one sensor element can be separated from the environment of the humidity sensor, so that a mass transfer between the measuring medium and the at least one sensor element takes place exclusively via the protective layer, wherein the protective layer is designed to be permeable to water in the measuring medium and to be substantially impermeable to other substances in the measurement medium.
Der Feuchtesensor kann insbesondere für Automobilanwendungen bzw. Automotive Anwendungen vorgesehen sein. Somit kann der Feuchtesensor beispielsweise in Verbindung mit einem Fahrzeug zur Anwendung kommen, um ei- ne Feuchtigkeit zu bestimmen. Bei dem Fahrzeug kann es sich um ein Kraftfahrzeug handeln, insbesondere ein straßengebundenes Kraftfahrzeug, wie einen Personenkraftwagen, einen Lastkraftwagen oder ein sonstiges Nutzfahrzeug. Bei dem Sensorelement kann es sich um ein allgemein bekanntes Element zur De- tektion von Feuchtigkeit handeln. Das Sensorelement kann beispielsweise auf einer kapazitiven Messanordnung basieren. Bei der zumindest einen Eigenschaft des Sensorelements, die von der Feuchtigkeit des Messmediums beeinflussbar ist, kann es sich um eine Leitfähigkeit, beispielsweise eine elektrische oder dielektrische Leitfähigkeit des Sensorelements handeln. Das Sensorelement oder ein Material des Sensorelements ist ausgebildet, um seine Eigenschaft zu ändern, wenn es mit Feuchtigkeit beaufschlagt oder mit Feuchtigkeit in Kontakt gebracht wird. Das Sensorelement kann beispielsweise ein Feuchtigkeit aufnehmendes Material, beispielsweise ein Polymer umfassen. Die Eigenschaft oder eine Änderung der Eigenschaft kann messtechnisch erfasst werden. Dadurch kann erkannt werden, ob das Sensorelement von Feuchtigkeit beeinflusst ist oder nicht. Gegebenenfalls kann auch erkannt werden von welcher Menge an Feuchtigkeit das Sensorelement beeinflusst wir. Die Schutzschicht des Feuchtesensors bzw. für den Feuchtesensor kann ausgebildet sein, um für Wasserdampf in dem Messmedium permeabel bzw. durchlässig zu sein. Dahingegen kann die Schutz- schicht des Feuchtesensors bzw. für den Feuchtesensor kann ausgebildet sein, um für andere Stoffe bzw. Moleküle, insbesondere auch im gasförmigen Zustand, in dem Messmedium im Wesentlichen impermeabel bzw. undurchlässig zu sein. Hierbei ist unter im Wesentlichen impermeabel eine vollständige Undurchlässig- keit oder vernachlässigbar geringe Durchlässigkeit zu verstehen. The humidity sensor may be provided in particular for automotive applications or automotive applications. Thus, the humidity sensor can be used, for example, in conjunction with a vehicle, in order to to determine moisture. The vehicle may be a motor vehicle, in particular a road-bound motor vehicle, such as a passenger car, a truck or any other commercial vehicle. The sensor element may be a well-known element for detection of moisture. The sensor element may for example be based on a capacitive measuring arrangement. The at least one property of the sensor element, which can be influenced by the moisture of the measured medium, may be a conductivity, for example an electrical or dielectric conductivity of the sensor element. The sensor element or a material of the sensor element is designed to change its property when it is exposed to moisture or brought into contact with moisture. The sensor element may comprise, for example, a moisture-absorbing material, for example a polymer. The property or a change of the property can be detected metrologically. As a result, it can be detected whether the sensor element is influenced by moisture or not. If necessary, it can also be recognized by what amount of moisture the sensor element is influenced. The protective layer of the humidity sensor or for the humidity sensor can be designed to be permeable or permeable to water vapor in the measuring medium. On the other hand, the protective layer of the moisture sensor or, for the moisture sensor, can be designed to be substantially impermeable or impermeable to other substances or molecules, in particular also in the gaseous state, in the measuring medium. By "substantially impermeable" is meant a complete impermeability or negligibly low permeability.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Schutzschicht Graphenoxid aufweisen. Insbesondere kann die Schutzschicht aus Graphen bzw. Graphenoxid bestehen. Eine solche Graphenoxidschicht kann durchlässig für Wasser bzw. Feuchtigkeit, aber undurchlässig gegenüber anderen Gasen bzw. Molekülen sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass ein Schutz des Sensorelements und gegebenenfalls auch weiterer Erfassungsmerkmale des Feuchtesensors vor schädlichen Umwelteinflüssen erhöht werden kann, ohne jedoch eine Erfassungsfunktion des Sensorelements einzuschränken. Graphenoxid ist gasdicht, jedoch permeabel für Wassermoleküle und weist eine gute Zugfestigkeit sowie Steifigkeit auf. Auch kann die Schutzschicht als eine Membran ausgeformt sein. Somit kann eine Schutzmembran aus Graphen bzw. Graphenoxid vorgesehen sein. Die Schutzmembran kann ausgebildet sein, um das zumindest eine feuchteempfindliche Sensorelement gegebenenfalls auch weitere Erfassungsmerkmale des Feuchtesensors zu umhüllen oder einzuhüllen bzw. zumindest teilumfänglich zu umgeben. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine Membran, insbesondere eine Graphenoxidmembran, sich durch gute mechanische Eigenschaften auszeichnet und ein Sensorelement auf einfache Weise mittels einer solchen Membran umgeben und geschützt werden kann. According to one embodiment, the protective layer may comprise graphene oxide. In particular, the protective layer can consist of graphene or graphene oxide. Such a graphene oxide layer may be permeable to water or moisture, but impermeable to other gases or molecules. Such an embodiment offers the advantage that a protection of the sensor element and optionally also further detection features of the humidity sensor can be increased from harmful environmental influences, but without limiting a detection function of the sensor element. Graphene oxide is gas-tight but permeable to water molecules and has good tensile strength and rigidity. Also, the protective layer may be formed as a membrane. Thus, a protective membrane of graphene or graphene oxide can be provided. The protective membrane can be designed to enclose or encase the at least one moisture-sensitive sensor element, if appropriate, also other detection features of the moisture sensor or to surround it at least partially. Such an embodiment offers the advantage that a membrane, in particular a graphene oxide membrane, is distinguished by good mechanical properties and a sensor element can be surrounded and protected in a simple manner by means of such a membrane.
Ferner kann die Schutzschicht als eine Beschichtung des zumindest einen Sensorelements ausgeformt sein. Somit kann eine Beschichtung aus Graphen bzw. Graphenoxid vorgesehen sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass auch mittels einer Beschichtung, insbesondere mit Graphenoxid, das Sensorelement auf einfache Weise geschützt werden kann. Furthermore, the protective layer may be formed as a coating of the at least one sensor element. Thus, a coating of graphene or graphene oxide can be provided. Such an embodiment offers the advantage that even by means of a coating, in particular with graphene oxide, the sensor element can be protected in a simple manner.
Vorteilhafterweise kann die Schutzschicht sich über zumindest eine Seite des zumindest einen Sensorelements erstreckend angeordnet sein. Beispielsweise kann die Schutzschicht eine Oberfläche, eine Oberfläche und eine Seitenfläche oder eine Oberfläche und einen umlaufenden Rand des Sensorelements teilweise oder vollständig bedecken. Hierbei kann zumindest eine Seite des Sensorelements mit der Schutzschicht beschichtet oder abgedeckt sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass sowohl ein großflächiger Wasseraustausch mit der Umgebung des Feuchtesensors als auch ein großflächiger Schutz des Feuchtesensors bzw. insbesondere des zumindest einen Sensorelements vor Verunreinigungen, schädlichen Stoffen und dergleichen ermöglicht werden kann. Advantageously, the protective layer can be arranged so as to extend over at least one side of the at least one sensor element. For example, the protective layer may partially or completely cover a surface, a surface and a side surface or a surface and a peripheral edge of the sensor element. In this case, at least one side of the sensor element can be coated or covered with the protective layer. Such an embodiment has the advantage that both a large-scale water exchange with the environment of the humidity sensor and a large-scale protection of the moisture sensor or in particular the at least one sensor element from contamination, harmful substances and the like can be made possible.
Insbesondere kann das zumindest eine Sensorelement ein feuchteempfindliches Polymermaterial aufweisen. Dabei kann das Sensorelement ausgebildet sein, umIn particular, the at least one sensor element may comprise a moisture-sensitive polymer material. In this case, the sensor element can be designed to
Wasser einzulagern. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass ein Polymer-Sensorelement eine einfache Abhängigkeit und Erfassbarkeit der Feuchtigkeit des Messmediums anhand der Menge des eingelagerten Wassers ermöglicht ist. Abhängig von der Menge eingelagerten Wassers kann sich die Ei- genschaft, beispielsweise eine Permittivität oder Leitfähigkeit des To store water. Such an embodiment offers the advantage that a polymer sensor element enables a simple dependency and detectability of the humidity of the measuring medium on the basis of the amount of stored water. Depending on the amount of stored water, the property, for example, a permittivity or conductivity of the
Polymermaterials ändern. Zudem kann das zumindest eine Sensorelement zwei Elektroden aufweisen. Zwischen den Elektroden kann ein Feuchtigkeit aufnehmendes Material des Sensorelements angeordnet sein. Hierbei können die zwei Elektroden in Kontakt mit dem Feuchtigkeit aufnehmenden Material sein. Das Material kann somit ein Dielektrikum einer Kondensatoranordnung bilden. Durch eine Spannungsmessung an den Elektroden oder eine Strommessung zwischen den Elektroden kann eine durch die Feuchtigkeit hervorgerufene Änderung einer dielektrische Leitfähigkeit des Materials erfasst werden. Aus der Änderung der dielektrische Leitfähigkeit kann wiederum auf die Feuchtigkeit geschlossen werden, die die Änderung hervorgerufen hat. Change polymer material. In addition, the at least one sensor element can have two electrodes. Between the electrodes, a moisture-absorbing material of the sensor element may be arranged. Here, the two electrodes may be in contact with the moisture absorbing material. The material can thus form a dielectric of a capacitor arrangement. By a voltage measurement at the electrodes or a current measurement between the electrodes, a moisture-induced change in a dielectric conductivity of the material can be detected. From the change in the dielectric conductivity can in turn be concluded on the moisture that has caused the change.
Dabei können die zwei Elektroden als zwei parallel oder schräg zueinander angeordnete Plattenelektroden oder als zwei fingerförmig ineinandergreifende In- terdigitalelektroden ausgeformt sein. Die zwei Elektroden können auch als zwei elektrisch leitfähige Schichten ausgeformt sein. Die zwei bezüglich einander parallel oder schräg angeordneten Plattenelektroden können Teil eines Plattenkondensators sein, wobei der Feuchtesensor eine kapazitive Auswertung bzw. Erfassung aufweisen kann. Hierbei kann die Feuchtigkeit des Messmediums beispielsweise über eine Einlagerung von Wasser in das zumindest eine Sensorelement bzw. eine Polymerschicht zwischen den zwei Elektroden bzw. leitfähigen Schichten des Sensorelements detektiert werden. Eine veränderte Einlagerung von Wasser bzw. die davon abhängige elektrische Leitfähigkeit ändert eine Kapazität des Plattenkondensators, was wiederum elektrisch erfasst werden kann. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine einfache und zuverlässige sowie genaue Bestimmung der Feuchtigkeit des Messmediums ermöglicht ist. In this case, the two electrodes can be formed as two parallel or obliquely arranged plate electrodes or as two finger-shaped interdigitated interdigital electrodes. The two electrodes may also be formed as two electrically conductive layers. The two plate electrodes arranged parallel or inclined with respect to one another may be part of a plate capacitor, wherein the moisture sensor may have a capacitive evaluation or detection. In this case, the moisture of the measuring medium can be detected, for example, by incorporating water into the at least one sensor element or a polymer layer between the two electrodes or conductive layers of the sensor element. An altered incorporation of water or the electrical conductivity dependent thereon changes a capacitance of the plate capacitor, which in turn can be detected electrically. Such an embodiment offers the advantage that a simple and reliable and accurate determination of the humidity of the medium to be measured is made possible.
Gemäß einer Ausführungsform kann ein Träger vorgesehen sein, an dem das zumindest eine Sensorelement angebracht ist. Hierbei kann die Schutzschicht sich über alle bis auf eine Seite des zumindest einen Sensorelements erstreckend angeordnet sein. Dabei kann die Schutzschicht an dem Träger angebracht sein. Ferner kann die Schutzschicht das zumindest eine Sensorelement und gegebenenfalls die zwei Elektroden überspannend angeordnet sein. Somit kann das zumindest eine Sensorelement an einer Seite an dem Träger angebracht sein und an den anderen Seiten von der Schutzschicht umgeben sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass ein unkomplizierter Aufbau eines sicher vor unerwünschten Umwelteinflüssen geschützten Feuchtesensors ermöglicht ist. According to one embodiment, a carrier may be provided on which the at least one sensor element is mounted. In this case, the protective layer can be arranged to extend over all but one side of the at least one sensor element. In this case, the protective layer may be attached to the carrier. Furthermore, the protective layer can be arranged spanning the at least one sensor element and optionally the two electrodes. Thus, the at least one sensor element may be attached on one side to the carrier and be surrounded on the other sides of the protective layer. Such an embodiment offers the advantage that an uncomplicated structure of a safely protected against undesired environmental influences protected humidity sensor is.
Ein Verfahren zum Schützen eines Feuchtesensors, der zum Bestimmen einer Feuchtigkeit eines Messmediums in einer Umgebung des Feuchtesensors vorgesehen ist, weist folgende Schritte auf: A method for protecting a humidity sensor, which is provided for determining a humidity of a measuring medium in an environment of the humidity sensor, comprises the following steps:
Bereitstellen zumindest eines feuchteempfindlichen Sensorelements, wobei zumindest eine Eigenschaft des Sensorelements von der Feuchtigkeit des Messmediums abhängig ist; und Providing at least one moisture-sensitive sensor element, wherein at least one property of the sensor element is dependent on the humidity of the measured medium; and
Anordnen einer Schutzschicht zum Abtrennen des zumindest einen Sensorelements von der Umgebung des Feuchtesensors an dem zumindest einen Sensorelement, sodass ein Stoffaustausch zwischen dem Messmedium und dem zumindest einen Sensorelement ausschließlich über die Schutzschicht erfolgt, wobei die Schutzschicht ausgebildet ist, um für Wasser in dem Messmedium permeabel zu sein und für andere Stoffe in dem Messmedium im Wesentlichen impermeabel zu sein. Arranging a protective layer for separating the at least one sensor element from the surroundings of the humidity sensor at the at least one sensor element, so that a mass transfer between the measuring medium and the at least one sensor element takes place exclusively via the protective layer, wherein the protective layer is designed to permeate water in the measuring medium and to be substantially impermeable to other substances in the measurement medium.
Das Verfahren zum Schützen eines Feuchtesensors kann ausgeführt werden, um den vorstehend genannten Feuchtesensor vorteilhaft zu fertigen bzw. einen Feuchtesensor vorteilhaft zu schützen. Im Schritt des Bereitstellens kann auch eine Grundvorrichtung des Feuchtesensors bereitgestellt werden, wobei das zumindest eine feuchteempfindliche Sensorelement ein Teil der Grundvorrichtung ist. Eine solche Grundvorrichtung kann ferner einen Träger, an dem das zumindest eine Sensorelement angebracht ist, und zwei Elektroden aufweisen, zwischen denen das zumindest eine Sensorelement angeordnet ist. Im Schritt des Anordnens kann die Schutzschicht als eine Membran über dem zumindest einen Sensorelement oder als eine Beschichtung des zumindest einen Sensorelements ausgeformt sein. The method for protecting a humidity sensor can be carried out in order to advantageously manufacture the above-mentioned moisture sensor or to advantageously protect a moisture sensor. In the step of providing, a base device of the humidity sensor may also be provided, wherein the at least one moisture-sensitive sensor element is a part of the basic device. Such a basic device may further comprise a carrier, to which the at least one sensor element is attached, and two electrodes, between which the at least one sensor element is arranged. In the arranging step, the protective layer may be formed as a membrane over the at least one sensor element or as a coating of the at least one sensor element.
Vorteilhaft ist auch eine Verwendung von Graphenoxid als Schutzschicht für einen Feuchtesensor. Graphenoxid kann durchlässig für Wasser bzw. Feuchtigkeit, aber undurchlässig gegenüber anderen Gasen bzw. Molekülen sein. Durch die Verwendung von Graphenoxid als Schutzschicht für einen Feuchtesensor kann ein Schutz des Feuchtesensors vor schädlichen Umwelteinflüssen erhöht wer- den, ohne jedoch eine Erfassungsfunktion des Feuchtesensors einzuschränken. Graphenoxid ist gasdicht sowie permeabel für Wassermoleküle und weist eine gute Zugfestigkeit sowie Steifigkeit auf. It is also advantageous to use graphene oxide as a protective layer for a moisture sensor. Graphene oxide may be permeable to water or moisture, but impermeable to other gases or molecules. By using graphene oxide as a protective layer for a moisture sensor, protection of the moisture sensor against damaging environmental influences can be increased. without, however, restricting a detection function of the humidity sensor. Graphene oxide is gas-tight and permeable to water molecules and has good tensile strength and rigidity.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen: The invention will be described by way of example with reference to the accompanying drawings. Show it:
Fig. 1 einen Feuchtesensor gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 1 shows a humidity sensor according to an embodiment of the present invention;
Figuren 2A und 2B einen Feuchtesensor gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und FIGS. 2A and 2B show a humidity sensor according to a further exemplary embodiment of the present invention; and
Fig. 3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 3 is a flowchart of a method according to an embodiment of the present invention.
In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird. In the following description of preferred embodiments of the present invention, the same or similar reference numerals are used for the elements shown in the various figures and similarly acting, wherein a repeated description of these elements is omitted.
Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Feuchtesensors 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Feuchtesensor 100 weist einen Träger 1 10, eine erste Elektrode 120, eine zweite Elektrode 130, ein Sensorelement 140 und eine Schutzschicht 150 auf. Der Feuchtesensor 100 ist in einem umgebenden Messmedium 160 angeordnet bzw. demselben ausgesetzt. Das Messmedium 160 enthält Feuchte bzw. Feuchtigkeit in Form von Wasser 162 bzw. Wassermolekülen sowie andere Stoffe 164, wie beispielsweise Schmutz, Säuren und/oder dergleichen. 1 shows a schematic sectional view of a humidity sensor 100 according to an embodiment of the present invention. The humidity sensor 100 has a carrier 110, a first electrode 120, a second electrode 130, a sensor element 140 and a protective layer 150. The humidity sensor 100 is arranged in or exposed to a surrounding measuring medium 160. The measuring medium 160 contains moisture or moisture in the form of water 162 or water molecules and other substances 164, such as dirt, acids and / or the like.
Gemäß dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist an dem Träger 1 10 die erste Elektrode 120 angeordnet. Zwischen der ersten Elektrode 120 und der zweiten Elektrode 130 ist das Sensorelement 140 angeordnet. Somit ist die erste Elektrode 120 zwischen dem Träger 1 10 und der zweiten Elektrode 130 angeordnet. Die Schutzschicht 150 ist an dem Träger ange- bracht und ist die die erste Elektrode 120, die zweite Elektrode 130 und das Sensorelement 140 umhüllend angeordnet. According to the embodiment of the present invention shown in FIG. 1, the first electrode 120 is arranged on the carrier 110. Between the first electrode 120 and the second electrode 130, the sensor element 140 is arranged. Thus, the first electrode 120 is disposed between the carrier 110 and the second electrode 130. The protective layer 150 is attached to the carrier. the first electrode 120 and the second electrode 130 and the sensor element 140 are arranged and enveloped.
Die erste Elektrode 120 und die zweite Elektrode 130 sind als The first electrode 120 and the second electrode 130 are referred to as
Kondensatorplatten ausgeformt. Das Sensorelement 140 weist ein Polymer auf, das ausgebildet ist, um eine Feuchte bzw. Feuchtigkeit aufzunehmen. Die Feuchtigkeit stammt hierbei von dem Wasser 162 des Messmediums 160. Das Messmedium 160 umgibt den Feuchtesensor 100. Der Feuchtesensor 100 ist ausgebildet, um eine Feuchtigkeit des Messmediums 160 zu bestimmen. Die Schutzschicht 150 des Feuchtesensors 100 weist beispielhaft Graphenoxid auf, auch wenn dies in Fig. 1 nicht explizit grafisch dargestellt ist. Capacitor plates formed. The sensor element 140 comprises a polymer which is designed to absorb a moisture or moisture. The moisture originates here from the water 162 of the measuring medium 160. The measuring medium 160 surrounds the humidity sensor 100. The humidity sensor 100 is designed to determine a humidity of the measuring medium 160. The protective layer 150 of the humidity sensor 100 has, for example, graphene oxide, although this is not explicitly illustrated graphically in FIG. 1.
Die Schutzschicht 150 des Feuchtesensors 100 ist ausgebildet, um für das Wasser 162 bzw. die Wassermoleküle des Messmediums 160 durchlässig zu sein. Dies ist in Fig. 1 durch einen Zweirichtungspfeil symbolisiert, der sich zwischen dem Messmedium 160 und dem Sensorelement 140 sowie durch die Schutzschicht 150 hindurch erstreckt. Die Schutzschicht 150 des Feuchtesensors 100 ist ausgebildet, um für die anderen Stoffe 164 des Messmediums 160 undurchlässig zu sein. Dies ist in Fig. 1 durch einen Pfeil symbolisiert, der in dem Mess- medium 160 außerhalb der Schutzschicht 150 verläuft, wobei der Pfeil auf dieThe protective layer 150 of the humidity sensor 100 is designed to be permeable to the water 162 or the water molecules of the measuring medium 160. This is symbolized in FIG. 1 by a bidirectional arrow which extends between the measuring medium 160 and the sensor element 140 as well as through the protective layer 150. The protective layer 150 of the humidity sensor 100 is designed to be impermeable to the other substances 164 of the measuring medium 160. This is symbolized in FIG. 1 by an arrow which runs in the measuring medium 160 outside the protective layer 150, the arrow pointing to the
Schutzschicht 150 auftrifft und von der Schutzschicht 150 zurück in das Messmedium 160 zeigt. Das Wasser 162, das die Schutzschicht 150 durchdringt, wird von dem Sensorelement 140 aufgenommen bzw. eingelagert. Dabei ist eine dielektrische Leitfähigkeit des Sensorelements 140 von einer Menge des eingela- gerten Wassers 162 abhängig. Dies ist mittels der ersten Elektrode 120 und der zweiten Elektrode 130 beispielhaft kapazitiv erfassbar, sodass die Feuchtigkeit des Messmediums 160 bestimmbar ist. Protective layer 150 impinges and from the protective layer 150 back into the measuring medium 160 shows. The water 162 penetrating the protective layer 150 is taken up by the sensor element 140. In this case, a dielectric conductivity of the sensor element 140 depends on a quantity of the stored water 162. By way of example, this can be detected capacitively by means of the first electrode 120 and the second electrode 130, so that the humidity of the measuring medium 160 can be determined.
Der Feuchtesensor 100 in Fig. 2A bzw. Fig. 2B entspricht beispielsweise hin- sichtlich seiner Funktionsweise und Bauteile dem Feuchtesensor aus Fig. 1 mit der Ausnahme, dass in Fig. 2A bzw. Fig. 2B die Bauteile des Feuchtesensors 100 eine andere Anordnung und/oder Ausformung aufweisen. The moisture sensor 100 in FIGS. 2A and 2B, for example, corresponds to the mode of operation and components of the moisture sensor from FIG. 1, with the exception that in FIGS. 2A and 2B the components of the humidity sensor 100 have a different arrangement / or molding.
Fig. 2A zeigt eine schematische Draufsicht auf einen Feuchtesensor 100 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Gezeigt sind in der schematischen Draufsicht des Feuchtesensors 100 eine erste Elektrode 120, eine zweite Elektrode 130, ein Sensorelement 140 sowie eine Schnittlinie A-A. Die erste Elektrode 120 und die zweite Elektrode 130 sind gemäß dem in Fig. 2A bzw. Fig. 2B dargestellten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung als Interdigitalelektroden ausgeformt bzw. bilden eine Interdigitalstruktur bzw. inei- nandergreifende Struktur. Das Sensorelement 140 ist zwischen der ersten Elektrode 120 und der zweiten Elektrode 130 angeordnet. Das Sensorelement 140 erstreckt sich hierbei serpentinenformig zwischen der ersten Elektrode 120 und der zweiten Elektrode 130. Fig. 2B zeigt eine Querschnittsdarstellung des in Fig. 2A dargestellten Feuchtesensors 100 entlang der Schnittlinie A-A. Gezeigt sind in der FIG. 2A shows a schematic plan view of a humidity sensor 100 according to a further exemplary embodiment of the present invention. Shown are in the schematic plan view of the humidity sensor 100, a first electrode 120, a second electrode 130, a sensor element 140 and a section line AA. According to the exemplary embodiment of the present invention illustrated in FIGS. 2A and 2B, the first electrode 120 and the second electrode 130 are formed as interdigital electrodes or form an interdigital structure or intermeshing structure. The sensor element 140 is disposed between the first electrode 120 and the second electrode 130. The sensor element 140 extends serpentinely between the first electrode 120 and the second electrode 130. FIG. 2B shows a cross-sectional view of the moisture sensor 100 shown in FIG. 2A along the section line AA. Shown are in the
Querschnittsdarstellung des Feuchtesensors 100 ein Träger 1 10, die erste Elektrode 120, die zweite Elektrode 130, das Sensorelement 140 und eine Schutzschicht 150. Cross-sectional view of the humidity sensor 100, a carrier 1 10, the first electrode 120, the second electrode 130, the sensor element 140 and a protective layer 150th
Dabei sind die erste Elektrode 120, die zweite Elektrode 130 und das Sensorelement 140 an dem Träger 1 10 angebracht. Das Sensorelement 140 ist hierbei zwischen der ersten Elektrode 120 und der zweiten Elektrode 130 angeordnet. Die Schutzschicht 150 erstreckt sich von der ersten Elektrode 120 zu der zweiten Elektrode 130 über das Sensorelement 140 hinweg. Somit ist das SensorelementIn this case, the first electrode 120, the second electrode 130 and the sensor element 140 are attached to the carrier 110. In this case, the sensor element 140 is arranged between the first electrode 120 and the second electrode 130. The protective layer 150 extends from the first electrode 120 to the second electrode 130 across the sensor element 140. Thus, the sensor element
140 zwischen dem Träger 1 10 und der Schutzschicht 150 angeordnet. In der Querschnittsdarstellung von Fig. 2B ist das Sensorelement 140 von dem Träger 1 10, der ersten Elektrode 120, der zweiten Elektrode 130 und der Schutzschicht 150 umgeben. 140 between the carrier 1 10 and the protective layer 150 is arranged. In the cross-sectional illustration of FIG. 2B, the sensor element 140 is surrounded by the carrier 110, the first electrode 120, the second electrode 130 and the protective layer 150.
Somit zeigt Fig. 2B einen Feuchtesensor 100, bei dem auf dem Träger 1 10, der z. B. ein Halbleitersubstrat oder auch ein anderes Trägermaterial aufweist, die Elektroden 120 und 130, z. B. in Form einer Interdigitalstruktur, wobei auch andere Strukturen möglich sind, angeordnet sind. Zwischenräume zwischen den Elektroden 120 und 130 sind mit dem Sensorelement 140 bzw. einer feuchtesensitiven Schicht, z. B. einer Polymerschicht, aufgefüllt und mit der Schutzschicht 150 abgedeckt. Thus, Fig. 2B shows a humidity sensor 100, in which on the carrier 1 10, the z. As a semiconductor substrate or other carrier material, the electrodes 120 and 130, z. B. in the form of an interdigital structure, whereby other structures are possible, are arranged. Gaps between the electrodes 120 and 130 are connected to the sensor element 140 and a moisture-sensitive layer, for. As a polymer layer, filled and covered with the protective layer 150.
Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 300 zum Schützen eines Feuchtesensors, der zum Bestimmen einer Feuchtigkeit eines Messmediums in einer Umgebung des Feuchtesensors vorgesehen ist, gemäß einem Ausfüh- rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dabei weist das Verfahren 300 einen Schritt des Bereitstellens 310 zumindest eines feuchteempfindlichen Sensorelements auf. Hierbei ist zumindest eine Eigenschaft des Sensorelements von der Feuchtigkeit des Messmediums abhängig. Auch umfasst das Verfahren 300 einen Schritt des Anordnens 320 einer Schutzschicht zum Abtrennen des zumindest einen Sensorelements von der Umgebung des Feuchtesensors an dem zumindest einen Sensorelement, sodass ein Stoffaustausch zwischen dem Messmedium und dem zumindest einen Sensorelement ausschließlich über die Schutzschicht erfolgt. Dabei ist die Schutzschicht ausgebildet, um für Wasser in dem Messmedium permeabel zu sein und für andere Stoffe in dem Messmedium im Wesentlichen impermeabel zu sein. Das Verfahren 300 zum Schützen eines Feuchtesensors kann ausgeführt werden, um den in Fig. 1 bzw. Fig. 2A und Fig. 2B gezeigten und beschriebenen Feuchtesensor vorteilhaft zu fertigen bzw. einen Feuchtesensor vorteilhaft zu schützen. 3 shows a flow chart of a method 300 for protecting a humidity sensor, which is provided for determining a humidity of a measuring medium in an environment of the humidity sensor, according to an embodiment. Example of the present invention. In this case, the method 300 has a step of providing 310 at least one moisture-sensitive sensor element. In this case, at least one property of the sensor element is dependent on the humidity of the measuring medium. The method 300 also includes a step of arranging 320 a protective layer for separating the at least one sensor element from the environment of the humidity sensor on the at least one sensor element, so that a mass transfer between the measuring medium and the at least one sensor element takes place exclusively via the protective layer. In this case, the protective layer is designed to be permeable to water in the measuring medium and to be substantially impermeable to other substances in the measuring medium. The method 300 for protecting a humidity sensor can be carried out in order to advantageously manufacture the moisture sensor shown and described in FIGS. 1 and 2A and 2B or to protect a moisture sensor in an advantageous manner.
Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. Ferner können Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden. The embodiments described and shown in the figures are chosen only by way of example. Different embodiments may be combined together or in relation to individual features. Also, an embodiment can be supplemented by features of another embodiment. Furthermore, method steps can be repeated and executed in a different order than in the order described.

Claims

Ansprüche claims
1 . Feuchtesensor (100) zum Bestimmen einer Feuchtigkeit eines Messmediums (160) in einer Umgebung des Feuchtesensors (100), wobei der Feuchtesensor (100) folgende Merkmale aufweist: zumindest ein feuchteempfindliches Sensorelement (140), wobei zumindest eine Eigenschaft des Sensorelements (140) von der Feuchtigkeit des Messmediums (160) beeinflussbar ist; und eine Schutzschicht (150), mittels derer das zumindest eine Sensorelement (140) von der Umgebung des Feuchtesensors (100) abtrennbar ist, sodass ein Stoffaustausch zwischen dem Messmedium (160) und dem zumindest einen Sensorelement (140) ausschließlich über die Schutzschicht (150) erfolgt, wobei die Schutzschicht (150) ausgebildet ist, um für Wasser (162) in dem Messmedium (160) permeabel zu sein und für andere Stoffe (164) in dem Messmedium (160) im Wesentlichen impermeabel zu sein. 1 . A humidity sensor (100) for determining a humidity of a measuring medium (160) in an environment of the humidity sensor (100), wherein the humidity sensor (100) has the following features: at least one moisture-sensitive sensor element (140), wherein at least one characteristic of the sensor element (140) of the humidity of the measuring medium (160) can be influenced; and a protective layer (150), by means of which the at least one sensor element (140) can be separated from the surroundings of the humidity sensor (100) so that a mass transfer between the measuring medium (160) and the at least one sensor element (140) occurs exclusively via the protective layer (150 ), wherein the protective layer (150) is adapted to be permeable to water (162) in the measurement medium (160) and to be substantially impermeable to other substances (164) in the measurement medium (160).
2. Feuchtesensor (100) gemäß Anspruch 1 , bei dem die Schutzschicht (150) Graphenoxid aufweist. The humidity sensor (100) of claim 1, wherein the protective layer (150) comprises graphene oxide.
3. Feuchtesensor (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die Schutzschicht (150) als eine Membran ausgeformt ist. 3. Moisture sensor (100) according to one of the preceding claims, wherein the protective layer (150) is formed as a membrane.
4. Feuchtesensor (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die Schutzschicht (150) als eine Beschichtung des zumindest einen Sensorelements (140) ausgeformt ist. 4. Moisture sensor (100) according to one of the preceding claims, wherein the protective layer (150) is formed as a coating of the at least one sensor element (140).
5. Feuchtesensor (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die Schutzschicht (150) sich über zumindest eine Seite des zumindest einen Sensorelements (140) erstreckend angeordnet ist. Feuchtesensor (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem das zumindest eine Sensorelement (140) ein feuchteempfindliches Polymermaterial aufweist. 5. Moisture sensor (100) according to one of the preceding claims, wherein the protective layer (150) is arranged to extend over at least one side of the at least one sensor element (140). Moisture sensor (100) according to one of the preceding claims, wherein the at least one sensor element (140) comprises a moisture-sensitive polymer material.
Feuchtesensor (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem das zumindest eine Sensorelement (140) zwei Elektroden (120, 130) aufweist. Moisture sensor (100) according to one of the preceding claims, in which the at least one sensor element (140) has two electrodes (120, 130).
Feuchtesensor (100) gemäß Anspruch 7, bei dem die zwei Elektroden (120, 130) als zwei parallel oder schräg zueinander angeordnete Plattenelektroden oder als zwei fingerförmig ineinandergreifende Interdigitalelektroden ausgeformt sind. Humidity sensor (100) according to claim 7, wherein the two electrodes (120, 130) are formed as two parallel or obliquely arranged plate electrodes or as two finger-interdigitated interdigital electrodes.
Feuchtesensor (100) gemäß einem der Ansprüche 7 oder 8, mit einem Träger (1 10), an dem das zumindest eine Sensorelement (140) angebracht ist, wobei die Schutzschicht (150) sich über alle bis auf eine Seite des zumindest einen Sensorelements (140) erstreckend angeordnet ist. Moisture sensor (100) according to one of claims 7 or 8, with a carrier (110) to which the at least one sensor element (140) is attached, wherein the protective layer (150) extends over all but one side of the at least one sensor element (10). 140) is arranged extending.
Verfahren (300) zum Schützen eines Feuchtesensors (100), der zum Bestimmen einer Feuchtigkeit eines Messmediums (160) in einer Umgebung des Feuchtesensors (100) vorgesehen ist, wobei das Verfahren (300) folgende Schritte aufweist: A method (300) for protecting a humidity sensor (100) provided for determining a humidity of a measurement medium (160) in an environment of the humidity sensor (100), the method (300) comprising the steps of:
Bereitstellen (310) zumindest eines feuchteempfindlichen Sensorelements (140), wobei zumindest eine Eigenschaft des Sensorelements (140) von der Feuchtigkeit des Messmediums (160) abhängig ist; und Providing (310) at least one moisture-sensitive sensor element (140), wherein at least one property of the sensor element (140) is dependent on the humidity of the measuring medium (160); and
Anordnen (320) einer Schutzschicht (150) zum Abtrennen des zumindest einen Sensorelements (140) von der Umgebung des Feuchtesensors (100) an dem zumindest einen Sensorelement (140), sodass ein Stoffaustausch zwischen dem Messmedium (160) und dem zumindest einen Sensorelement (140) ausschließlich über die Schutzschicht (150) erfolgt, wobei die Schutzschicht (150) ausgebildet ist, um für Wasser (162) in dem Messmedium (160) permeabel zu sein und für andere Stoffe (164) in dem Messmedium (160) im Wesentlichen impermeabel zu sein. Verwendung von Graphenoxid als Schutzschicht (150) für einen Feuchtesensor (100). Arranging (320) a protective layer (150) for separating the at least one sensor element (140) from the surroundings of the humidity sensor (100) at the at least one sensor element (140) so that a mass transfer between the measuring medium (160) and the at least one sensor element ( 140) exclusively via the protective layer (150), the protective layer (150) being designed to be permeable to water (162) in the measuring medium (160) and substantially to other substances (164) in the measuring medium (160) to be impermeable. Use of Graphene Oxide as Protective Layer (150) for a Humidity Sensor (100).
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