DE29908134U1

DE29908134U1 - Feuchteanzeigegerät

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Publication number: DE29908134U1
Application number: DE29908134U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-05-08
Filing date: 1999-05-08
Publication date: 1999-07-22
Anticipated expiration: 2009-05-09

Description

Beschreibung

Feuchteanzeigegerät

Die Erfindung betrifft eine stromversorgte Einrichtung zur Ermittlung und Anzeige der Feuchte von festen, insbesondere porösen, granulären, erdigen, körnigen bis staubförmigen Materialien und Stoffen.

Für verschiedene Stoffe und Materialien kann es in bestimmten Situationen wichtig sein, ihren Feuchtestatus zu kennen bzw. zu überwachen, damit eine gezielte Einflußnahme darauf erfolgen kann. So zum Beispiel erfordert das Gedeihen von Pflanzengut einen bestimmten Feuchtegrad der Erde oder ähnlicher, der Erde äquivalenter Substrate poröser oder granulärer Struktur. Bestimmte Materialien, insbesondere Lagergut, sind entweder vor Selbstentzündungen oder vor dem Verderben zu bewahren. Im häuslichen Bereich erfolgt eine Feststellung und Kontrolle sowie Einregelung der Feuchte im Wurzelbereich der Pflanzen bekanntermaßen hauptsächlich entweder durch Inaugenscheinnahme der Erde, durch schwimmende Wasserstandsanzeiger in Pflanzkästen mit Wasserreservoiren oder im Falle eines speziellen, marktüblichen porösen Granulates als Pflanzboden durch Feuchteanzeiger, die mit einem speziellen Vlies, welches sich in Abhängigkeit vom Feuchtezustand in seiner Farbe verändert, arbeiten. In Gärtnereien, in ihren Gewächshäusern, in botanischen Instituten, in Pflanzenaufzuchtkammern oder in anderen land- gegebenenfalls forstwirtschaftlichen Einrichtungen, aber auch im Bereich der Lagerwirtschaft werden zur Messung, Überwachung und Regulierung des Feuchtigkeitsgrades Meßeinrichtungen verwandt, die verschiedenen Meßprinzipien folgen.

Der SERAMIS-(R)-Gießanzeiger ist gemäß seiner Produktbeschreibung zu Artikel-Nr. 642 03 5 D/A, 1999 eine Anordnung zur Anzeige des Feuchtigkeitszustandes des SERAMIS-(R)-Pfianzbodens aus porösem Granulat in dualer Art &ldquor;feuchttrocken" und nur für den SERAMIS-(R)-Pflanzboden einsetzbar. Selbst die Größe der Anordnung beschränkt sie auf fest vorgeschriebene Pflanztopfmaße, wobei diese Anzeigeanordnung unverrückbar im Einsteckzustand zu verbleiben hat, da sonst das funktionstragende Vlies zerstört würde und der Funktionsausfall unausweichlich wäre. Dieser zwar einfache Feuchteanzeiger ist somit mit

erheblichen Mangeln behaftet, insbesondere in seiner außerordentlich eng begrenzten Ersetzbarkeit aber auch in Bezug auf seine möglichen Funktionsausfälle bei Lageänderungen des Gerätes sowie in seiner zeitlich begrenzten Gebrauchsfähigkeit.

Die DE OS 32 12 625 beschreibt eine Vorrichtung zum Prüfen bzw. Messen des Feuchtegehaltes von Materialien und Stoffen, bei der zwei im Abstand voneinander befindliche stiftförmige Elektroden angeordnet sind. Diese Elektrodenanordnung muß mit einer Stromquelle sowie mit einer elektronischen Auswerteeinheit mit Anzeigeelement verbunden sein. Die Wirkungsweise dieser Einrichtung beruht darauf, daß der elektrische Widerstand des zu überwachenden feuchten oder weniger feuchten Materials, in das die Elektroden eingesteckt sind, gemessen wird. Die gleiche Methode realisieren weitere bekanntgemachte technische Lösungen, so beispielsweise auch die Verfahrensvorschrift nach DE OS 32 01 474, wobei der Hauptnachteil solcher Meßmethoden, einschließlich ihrer -anordnungen, anerkanntermaßen darin besteht, daß solche Widerstands- bzw. Leitfähigkeitsmessungen im zu untersuchenden Stoff bzw. Material vergleichsweise unsicher und ungenau sind, da eine ganze Reihe von Einflußfaktoren das Meßergebnis verfälschen können. Insbesondere sind solcher Meßanordnungen vom Boden selbst abhängig, der in der Regel inhomogen sein wird. Es ist aber bekannt, daß für eine akzeptable Meßgenauigkeit eine homogene Bodenbeschaffenheit vorhanden sein müßte, was eben von Fall zu Fall nicht möglich ist. Auch wird die Leitfähigkeit des Materials nicht immer proportional zu seiner Feuchte sein, da diese Leitfähigkeit auch von Düngemaßnahmen und/oder anderen Zuständen abhängig ist, da jeweils unterschiedliche Elektrolyte bzw. Elektrolytgehalte bei den unterschiedlichen Messungen angetroffen werden. Jedenfalls sind hierbei immer zwei Elektroden erforderlich.

Die DE OS 44 11 653 beschreibt eine Meßeinrichtung für poröse Stoffe, insbesondere von in Blumentöpfen befindlichem Substrat, die mit einer außen am Meßobjekt positionierbaren Elektrode aus elektrisch leitendem Material arbeitet. Diese mißt kapazitiv und muß auf ihrer dem Meßobjekt zugewandten Seite etwa dem Kurvenverlauf des ihr in Meßstellung benachbarten Meßobjektabschnittes angepaßt sein, woraus sich der erhebliche Nachteil der funktionalen Eingeschränktheit und der Kompliziertheit der Anordnung ergibt.

Insbesondere im Falle der einfachen und unkomplizierten Meßgeräte mit dualer Aussage &ldquor;feucht-trocken" oder mit Grenzwertangaben und damit verbundenen selbsttätigen, informierenden Signalabgaben mangelt es noch in erheblichem Maße an Zuverlässigkeit, insbesondere auch hinsichtlich ihrer Energieversorgung, Meßsicherheit und an ihrer universellen Ersetzbarkeit.

Ausgehend von den oben dargestellten Ursachen und Mängeln der zum Stand der Technik gehörenden Feuchteanzeigeeinrichtungen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, die vorgenannte Nachteile vermeidet, miniaturisiert, einfach und kostengünstig herstellbar, einfach und sicher in ihrer Handhabung und in ihrem Betrieb sowie unabhängig von Fremdstromversorgern mit den in der Regel üblichen Verbindungs- und Umformungs- bzw. Adaptionseinrichtungen eingerichtet ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgaben- und Zielstellung dadurch gelöst, daß ein einstückiges Anzeigegerät folgenden Aufbaus vorgeschlagen wird.
Das Gesamtgerät befindet sich in einem rohrförmigen Gehäuse, vorzugsweise aus Kunststoff, dessen Querschnitt rund, oval, mehreckig oder anders dem Zweck entsprechend gestaltet ist und dessen unterer Teil spitz zuläuft und dort einen Feuchtesensor aufnimmt. Der Feuchtigkeitsaustausch erfolgt durch kleine öffnungen im Gehäuse um den Feuchtesensor, welcher durch Leitungen mit den übrigen Funktionalelementen im oberen Teil des Gehäuses verbunden ist. Die übrigen v.g. Funktionalelemente des erfindungsgemäßen Feuchteanzeigegerätes sind eine Solarzelle, eine Ladeschaltung, eine Pufferbatterie, eine Auswerteelektronik und ein optischer und/oder akustischer Signalgeber. Die am öderen Teil des Gerätes hinter einer transparenten Abdeckung, im fortfolgendem auch als Solarfenster bezeichnet, befindliche Solarzelle ist auf die Ladeschaltung aufgeschaltet. Diese Ladeschaltung ist mit der Pufferbatterie, vorzugsweise einer Lithium-Sekundärbatterie, verbunden, welche wiederum, gleichfalls wie der Sensor, auf die Auswerteelektronik aufgeschaltet ist. Die Auswerteelektronik bedient den optischen bzw. akustischen Signalgeber.

Der Feuchtesensor ist auf der Oberfläche von isolierendem Keramiksubstrat als zwei sich gegenüberliegende, mäanderförmig verlaufende Widerstandsleiterbahnen

aufgebracht. Am Ende der Widerstandsleiterbahnen befindet sich je ein Abgleichwiderstand zur Kompensation des Schaltverhaltens.
Die vorgesehene Solar-/Photovoltaikzelle lädt über eine elektronische Ladeschaltung durch das einfallende Licht die Pufferbatterie in Abhängigkeit von deren Ladezustand. Je nach Lichtintensität wird die Schaltungsanordnung des Gerätes abhängig von der aktuellen Energiebilanz von Solarzelle oder Pufferbatterie versorgt.

Durch die Meß- und Schaltelektronik, auch als Auswertungselektronik bezeichnet, wird der Feuchtewert des zu überwachenden Materials bzw. Stoffes über eine elektrische Zustandsgröße überwacht, ausgewertet und entsprechend einer Vorgabe erfolgt eine Schaltfunktion zur akustischen und/oder optischen Signalisierung bei Über- oder Unterschreitung des Grenzwerts durch den/die optischen bzw. akustischen Signalgeber. Die Schaltung ist auf eine sehr geringe Ruhestromaufnahme und geringe Leistungsaufnahme bei Signalabgabe ausgelegt, so daß eine ständige Aufladung der Sekundär-/Pufferbatterie bei Tageslicht oder künstlicher Beleuchtung erfolgt.

An einem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung im folgendem näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1: das Blockschaltbild des Feuchteanzeigegerätes,

Fig. 2: die Anordnungsbestandteile des Feuchteanzeigegerätes,
Fig. 3: den Feuchtesensor,

Fig. 4: die Schaltungsanordnung einer vorteilhaften Ausführungsform mit optischer Signalabgabe,

Fig. 5: die Schaltungsanordnung einer vorteilhaften Ausführungsform mit akustischer Signalabgabe.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung befindet sich in einem rohrförmigen Gehäuse 1 aus Kunststoff mit rundem Querschnitt, dessen unterer Teil spitz zuläuft,

in diesem Bereich ein Feuchtesensor 2. Durch kleine Öffnungen 12 im Gehäuse 1 um den Feuchtesensor 2 herum kann der Feuchteaustausch erfolgen, wodurch der Feuchtesensor 2 seine Wirkung entfalten kann und die im Mikroklima ausgebildete Feuchte mißt.. Der Feuchtesensor 2 ist durch Leitungen 3 mit den übrigen Funktionalelementen im oberen Teil des Gehäuses verbunden. Am oberen Teil des Gerätes hinter einer transparenten Abdeckung im Gehäuse 1 ist eine Solarzelle 4 angeordnet und auf die Ladeschaltung 5 aufgeschaltet. Diese Ladeschaltung 5 ist mit einer Lithium-Sekundärbatterie 6 als Pufferbatterie verbunden, welche wiederum, gleichfalls wie der Sensor 4, auf die Auswerteelektronik 7 aufgeschaltet ist. Die Auswerteelektronik 7 bedient einen optischen Signalgeber 8 gemeinsam mit oder alternativ zu einem akustischen Signalgeber.

Der Feuchtesensor 2 ist auf der Oberfläche von isolierendem Keramiksubstrat 10 als zwei sich gegenüberliegende, mäanderförmig verlaufende Widerstandsleiterbahnen 11 aufgebracht. Diese Widerstandsleiterbahnen 11 sind so ausgestaltet, daß sie bei einer Änderung der mit ihnen in Kontakt kommenden Feuchtigkeit ihren elektrischen Widerstand verändern. Am Ende der Widerstandsleiterbahnen 11 befindet sich je ein Abgleichwiderstand RX zur Kompensation des Schaltverhaltens.

Die vorgesehene Solar-/Photovoltaikzelle 4 lädt über eine elektronische Ladeschaltung 5 in Folge des einfallenden Lichtes die Pufferbatterie 6 in Abhängigkeit von deren Ladezustand. Je nach Lichtintensität wird die Schaltungsanordnung des Gerätes abhängig von der aktuellen Energiebilanz von Solarzelle oder Pufferbatterie versorgt. Durch die Meß- und Schaltelektronik 7, auch als Auswertungselektronik bezeichnet, wird der Feuchtewert des zu überwachenden Materials bzw. Stoffes, so z.B. der Erde von Einpflanzungen in Gewächshäusern von Gärtnereien oder in Blumentöpfen im häuslichen Bereich, über eine elektrische Zustandsgröße überwacht, ausgewertet. Entsprechend einer Vorgabe, d.h. der Vorgabe eines Grenzwertes der Feuchte der Erde oder einer porösen Substanz (Pflanzgranulat) erfolgt eine Schaltfunktion zur akustischen und/oder optischen Signalisierung bei Über- oder Unterschreitung des Grenzwerts durch den/die optischen bzw. akustischen Signalgeber 8. Im Ruhezustand ist die Stromaufnahme so niedrig, daß eine ständige Aufladung der Sekundärbatterie 6 bei Tageslicht (intensiven, normalen oder auch diffus bis schwachen) oder künstlicher Beleuchtung erfolgt. Durch niedrigen Strombedarf der Signalgeberschaltung ermöglicht die

Batterie eine längere Alarmgabe. Durch die Stromversorgung mit der Solarzelle 4 und der Lithium-Sekundärbatterie 6 ist das Gerät praktisch wartungsfrei, wenn ausreichende Helligkeitszyklen und eine Reaktion auf die Signalgabe vorausgesetzt werden.

Die elektronische Schaltung 5 überwacht und regelt den Ladezustand der Batterie. Diese spezielle Schaltungsanordnung realisiert eine sehr effiziente Nutzung der von den Solarzellen gelieferten Energie. Durch den extrem geringen Leistungsverbrauch, die Versorgung durch Solarzellen und die lange Lebensdauer der Batterie ist das Gerät praktisch wartungsfrei, wodurch auch ein effektiver Beitrag zur Umweltfreundlichkeit, insbesondere in Bezug auf die Energieversorgung, gewährleistet ist. Das vorgeschlagene Feuchteanzeigegerät besitzt eine sehr hohe Zuverlässigkeit, ist miniaturisiert, einfach und kostengünstig herstellbar, einfach und sicher in seiner Handhabung und in seinem Betrieb sowie unabhängig von Fremdstromversorgern mit den in der Regel üblichen hinderlichen Verbindungs- und Umformungs- bzw. Adaptionseinrichtungen.

Claims

&bgr; ·« Schutzansprüche

1. Feuchteanzeigegerät zur Ermittlung und Anzeige der Feuchte von festen, insbesondere porösen, granulären, erdigen, körnigen bis staubförmigen Materialien und Stoffen, gekennzeichnet dadurch, daß in einem einstückigen Anzeigegerät mit rohrförmigen! Gehäuse (1), dessen unterer Teil spitz zuläuft, dort ein Feuchtesensor (2) angeordnet ist, wobei zur Zweckbestimmung des Feuchtigkeitsaustausches im Bereich des Feuchtesensors (2) in der Gehäusewandung kleine öffnungen (12) vorgesehen sind, daß im oberen Teil des Gehäuses (1) eine Solarzelle (4), eine Ladeschaltung (5), eine Pufferbatterie (6), eine Auswerteelektronik (7) und ein Signalgeber (8) angeordnet sind und daß der Feuchtesensor (2) mit der Gruppe der im oberen Teil des Gehäuses (1) angeordneten Funktionalelemente (4), (5), (6), (7), (8) über eine Leitung (3) verbunden ist.

2. Feuchteanzeigegerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das rohrförmige Gehäuse (1) einen runden, ovalen, mehreckigen oder einen anders dem Zweck entsprechend geformten Querschnitt aufweist.

3. Feuchteanzeigegerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das rohrförmige Gehäuse (1) vorzugsweise aus Kunststoff vorgesehen ist.

4. Feuchteanzeigegerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß am rohrförmigen Gehäuse (1) im oberen Teil ein transparentes oder klar durchsichtiges Fenster (9) für die Solarzelle (4) angeordnet ist.

5. Feuchteanzeigegerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Feuchtesensor (2) auf der Oberfläche von isolierendem Keramiksubstrat (10) als zwei sich gegenüberliegende, mäanderförmig verlaufende Widerstandsleiterbahnen (11) aufgebracht ist und daß am Ende der Widerstandsleiterbahnen (11) sich je ein Abgleichwiderstand (RX) zum Zwecke der Kompensation des Schaltverhaltens befindet.

6. Feuchteanzeigegerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Signalgeber (8) als optischer und/oder akustischer Signalgeber vorgesehen ist.

7. Feuchteanzeigegerät zur Ermittlung und Anzeige der Feuchte von festen, insbesondere porösen, granulären, erdigen, körnigen bis staubförmigen Materialien und Stoffen, gekennzeichnet dadurch, daß ein Feuchtesensor (2) in der Ausgestaltung als Widerstandsleiterbahnen (11) mit Abgleichwiderstand (RX) auf eine Auswerte- bzw. Meßelektonikschaltung (7) aufgeschaltet ist, daß eine oder mehrere Solarzellen (4) auf eine Ladeschaltung (5) aufgeschaltet, diese Ladeschaltung (5) wiederum auf eine Pufferbatterie (6) und dieser Schaltungszug (4), (5) und (6) wiederum, gleichfalls wie der Sensor (2), auf die Auswerteelektronik (7) aufgeschaltet ist, daß die Auswerteelektronik (7) und die Pufferbatterie (6) mit einem Signalgeber (8) verbunden sind.

8. Feuchteanzeigegerät nach Anspruch 7, gekennzeichnet dadurch, daß an den Enden der sich gegenüberliegenden, mäanderförmig verlaufenden Widerstandsleiterbahnen (11) Abgleichwiderstände (RX) zum Zwecke der Kompensation des Schaltverhaltens angeschaltet sind.

9. Feuchteanzeigegerät nach Anspruch 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Schaltung auf eine sehr geringe Ruhestromaufnahme ausgelegt ist, vorzugsweise auf eine Ruhestromaufnahme im Bereich von ca. 0,5 bis ca. 2 &mgr; A.