Wie funktionieren Feuchtigkeitssensoren?

Feuchtigkeitssensoren nehmen einen wichtigen Platz in der Sensor- und Messtechnik von ARGO-HYTOS ein. Sie dienen dort vorwiegend der Qualitätskontrolle oder -verbesserung von Fluiden wie Öl. Auch in anderen Bereichen helfen sie, Prozesse zu automatisieren oder zu überwachen. Die winzigen Bauteile besitzen eine große Vielseitigkeit. Lesen Sie hier, wie sie funktionieren und wo die Sensoren überall zu finden sind.

Wie sind Feuchtigkeitssensoren aufgebaut?

Feuchte- oder Feuchtigkeitssensoren besitzen einen ähnlichen Aufbau wie ein Kondensator. Letzterer besteht, vereinfacht beschrieben, aus zwei Elektroden mit einem isolierenden Dielektrikum dazwischen. Er ist in der Lage, eine elektrische Ladung in einem elektrischen Feld zu speichern. Die Speicherung wird als elektrische Kapazität bezeichnet. Feuchtigkeitssensoren arbeiten genauso kapazitiv, erfordern jedoch besondere Materialien für ihre angedachte Funktion.

Die untere Elektrode besteht wie bei gewöhnlichen Kondensatoren aus rostfreiem Stahl. Darüber liegen zwei unterschiedliche Polymerschichten. Diese müssen hygroskopische Eigenschaften besitzen – also Feuchtigkeit oder Wasser anziehen und binden können. Kommt es dazu, entstehen messbare Kapazitätsänderungen und der Feuchtesensor leitet dazu ein Signal weiter. Für eine höhere Sensibilität nutzt man für die obere Elektrode ein dickes, poröses Material als Atmosphären filter.

Derartige Feuchtemesszellen werden wegen ihres Funktionsprinzips oft auch als kapazitive Feuchtigkeitssensoren bezeichnet. Sie zählen im weiteren Sinne zu den CMOS-Halbleiterbauteilen. Diese eignen sich grundsätzlich für analoge wie digitale Datenübertragungen zur weiteren Nutzung oder Verarbeitung. Die analoge Verbindungsoption wird besonders im industriellen Einsatz wichtig. Denn hier arbeiten viele Anlagen noch mit analogen Signalen wegen ihrer geringeren Störanfälligkeit in oft rauen Umgebungen.

Wie nutzt ARGO-HYTOS Feuchtigkeitssensoren?

ARGO-HYTOS hat einen eigenen Feuchtesensor entwickelt: den LubCos H2O. Seine Aufgabe ist es, Wasser in Hydraulik- oder Schmiermedien zuverlässig aufzuspüren.

• Der Sensor ist für den Einsatz mit Mineralölen, Bioöl und synthetischem Esther vorgesehen.
• Er ist für die Erfassung relativer Öl feuchte und -temperatur ausgelegt.
• Ein kapazitiver Messwandler registriert schon kleinste Feuchtigkeitseinflüsse.
• Der Sensor besitzt eine umfangreiche Kompatibilität zu vielen Datenlogger.

Sie können diesen Sensor einzeln einsetzen. Oder Sie nutzen ihn als integrierten Sensor in den Ölzustandssensoren LubCos Level und LubCos H2O+ II.

Weitere Produkte von ARGO HYTOS arbeiten ebenfalls mit diesen Feuchtigkeitssensoren. Die Geräte gehören zu unserem Portfolio für das Fluid Management. Dabei sind vor allem unsere Entwässerungssysteme hervorzuheben.

Die Entwässerungssysteme von ARGO-HYTOS kurz vorgestellt

Durch Feuchtigkeit in der Umgebung kann Wasser in Hydraulik- oder Schmieröle eindringen. Mit unseren mobilen OPS-Entwässerungssystemen entfernen Sie dieses Wasser effizient und schnell. Die Geräte trennen freies und gelöstes Wasser aus Hydraulik- und Schmieröl. Dazu besitzen sie einen Reaktor, unseren LubCos-Feuchtigkeitssensor und eine Unterdruckpumpe. Durch den von ihr erzeugten Unterdruck saugen die Systeme die Öle an.

Zusätzlich lässt sich das Öl dabei auf geeignete Temperaturen erwärmen. Wasser dampft dann im Reaktor weit unter der Sättigungsgrenze einfach aus. Den Wasserdampf kühlen die Systeme sofort und lassen es dann in einem Auffangbehälter kondensieren. Das entwässerte Öl bleibt zunächst im Reaktor und wird anschließend auf Knopfdruck zum Ölauslass gepumpt. Hier besitzen die Systeme außerdem einen Filter zur Ölreinigung.

Vorher haben Sie aber auch die Möglichkeit, das Öl mit einer Ölprobe optisch zu prüfen. Zeigt sich die Ölprobe klar, signalisiert dies grob einen angemessenen geringen Wassergehalt. Eine trübe Probe deutet dagegen auf einen zu hohen Wassergehalt hin. Genaue Ergebnisse zum Wassergehalt in Hydraulik- und Schmierölen liefert Ihnen aber erst eine Laboranalyse der Ölprobe.

Bei Bedarf müssen Sie die Entwässerung wiederholen oder schlimmstenfalls sogar das Öl im System tauschen.

Warum ist es so wichtig, mit Feuchtigkeitssensoren Öle zu kontrollieren?

Hydraulikvorrichtungen und andere Anlagen mit Schmieröl werden im täglichen Betrieb oft stark beansprucht. Hohe Standzeiten und ständige Verfügbarkeit meistern Anlagen aber nur, wenn sie mit Hydraulik- oder Schmieröl in optimalem Zustand betrieben werden. Bereits kleine Mengen Wasser in den Ölen beeinträchtigen die Öle erheblich:

• Es kann sich Säure bilden, die dann Korrosion in der Anlage oder dem System auslöst.
• Die Öleigenschaften verschlechtern sich erheblich.
• Zum Beispiel kann die Temperaturbeständigkeit oder Tragfähigkeit des Öls rapide abfallen.
• Allgemein altert das Öl unter dem Wassereinfluss übermäßig schnell.
• Teure Schäden an Anlagen und Geräten sind die Folge.

Das lässt sich durch den Einsatz von Entwässerungssystemen mit Feuchtigkeitssensoren von ARGO-HYTOS leicht vermeiden.

Ihre Vorteile mit unseren Feuchtigkeitssensoren und Entwässerungssystemen auf einen Blick

• Wirtschaftlichkeit: Die Ölpflege mit den Entwässerungssystemen schiebt Ölwechsel auf und verlängert Wartungsintervalle sowie die Maschinenlebensdauer. Die einmalige Investition in ein Entwässerungssystem rechnet sich dadurch bald.
• Effizientes, kontrolliertes Entwässern: Die Feuchtigkeitssensoren von ARGO-HYTOS überwachen dazu während der Entwässerung ständig die relative Feuchte des Öls
• Einfache Bedienung und schneller Filterwechsel: Die Nutzung der Systeme funktioniert absolut einfach.

Weitere Anwendungen von Feuchtigkeitssensoren

Feuchtigkeitssensoren kommen längst nicht nur bei Produkten und Lösungen von ARGO-HYTOS zum Einsatz. Sie sind zum Beispiel bei der effizienten Klimatisierung von Büros oder allgemein von Gebäuden von mitentscheidender Bedeutung. Moderne und smarte Klimaanlagen nutzen Umgebungsmesswerte wie Luftfeuchtigkeit und Temperatur für eine automatische Anpassung ihrer Kühlleistung.

Genauso arbeiten in den meisten Smartphones Feuchtigkeitssensoren. So erkennen Geräte diverser Hersteller, ob sich Feuchtigkeit oder Nässe in der Ladebuchse befindet. Die Telefone zeigen dann mit einer Warnmeldung an, dass das Gerät jetzt nicht geladen werden darf. Sonst könnte leicht ein erheblicher Geräteschaden entstehen.

Ein anderes Anwendungsbeispiel von Feuchtigkeitssensoren sind Haushaltsgeräte wie Waschmaschinen und Trockner. Hier misst die Sensorik die Feuchtigkeit in den Trommeln, der Wäsche oder beides parallel. So erhält die automatische Steuerung der Geräte wichtige Informationen, um einzelne Trockner- oder Waschprogramme individuell auszusteuern. Ebenso arbeiten Feuchtigkeitssensoren in Automobilen und unterstützen dort beispielsweise die Klimaautomatik.

Ein weiteres und sehr wichtiges Anwendungsgebiet für Feuchtesensors ist die Medizintechnik. Anästhesiemaschinen, Inkubatoren und Schlafapnoegeräte sind mit Feuchtigkeitssensoren ausgestattet. Hier kontrollieren und regeln sie die Befeuchter in den Geräten und sorgen so für eine optimale Luftqualität für die Patienten. Genauso müssen Narkosegase perfekt temperiert und oft angefeuchtet werden. Auch dabei helfen Feuchtigkeitssensoren.

Angesichts dieser Anwendungsbeispiele zeigen sich zwei allgemeine Vorteile von Feuchtesensors. Ihre Konstruktion lässt sich stark miniaturisieren. So messen viele Sensoren nur wenige Millimeter in Breite, Höhe oder Tiefe. Daneben sind nur wenige, vergleichsweise günstige Komponenten oder Materialien für einen dieser Sensoren erforderlich. Sie lassen sich zudem leicht in Großserien fertigen und werden damit am Ende zu sehr kostengünstigen Bauteilen.

Haben Sie noch Fragen zur Sensorik oder anderen Produkten von ARGO-HYTOS?

Verschiedene Beiträge auf unserer Webseite zeigen Ihnen regelmäßig Hintergründe und Informationen zu unseren Produkten oder Komponenten wie den Feuchtigkeitssensoren. Haben Sie darüber hinaus noch Fragen? Benötigen Sie Hilfe bei der Produktauswahl? Sind Sie sich unklar über die Kompatibilität unserer Produkte und Lösungen mit Ihren Anlagen und Prozessen?

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