DE29908134U1 - Moisture indicator - Google Patents
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Description
FeuchteanzeigegerätHumidity indicator
Die Erfindung betrifft eine stromversorgte Einrichtung zur Ermittlung und Anzeige der Feuchte von festen, insbesondere porösen, granulären, erdigen, körnigen bis staubförmigen Materialien und Stoffen.The invention relates to a power-supplied device for determining and displaying the moisture content of solid, in particular porous, granular, earthy, grainy or dusty materials and substances.
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.In certain situations, it can be important to know or monitor the moisture status of various substances and materials so that they can be specifically influenced. For example, the growth of plants requires a certain level of moisture in the soil or in similar substrates with a porous or granular structure that are equivalent to soil. Certain materials, especially stored goods, must be protected from either spontaneous combustion or spoilage. In the home, the moisture in the root area of plants is determined, controlled and regulated mainly either by visual inspection of the soil, by floating water level indicators in plant boxes with water reservoirs or, in the case of a special, commercially available porous granulate as plant soil, by moisture indicators that work with a special fleece that changes color depending on the moisture level. In nurseries, in their greenhouses, in botanical institutes, in plant breeding chambers or in other agricultural or forestry facilities, but also in the area of storage, measuring devices that follow various measuring principles are used to measure, monitor and regulate the degree of humidity.
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 „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 mitAccording to its product description for article number 642 03 5 D/A, 1999, the SERAMIS (R) watering indicator is an arrangement for displaying the moisture level of the SERAMIS (R) plant soil made of porous granulate in a dual type "damp-dry" and can only be used for the SERAMIS (R) plant soil. Even the size of the arrangement is limited to the specified plant pot dimensions, whereby this display arrangement must remain permanently inserted, otherwise the functional fleece would be destroyed and the failure to function would be inevitable. This moisture indicator, although simple, is therefore equipped with
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.suffers from significant defects, particularly in its extremely limited replaceability but also in relation to its possible functional failures when the device is moved and its limited usability.
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.DE OS 32 12 625 describes a device for testing or measuring the moisture content of materials and substances, in which two pin-shaped electrodes are arranged at a distance from one another. This electrode arrangement must be connected to a power source and to an electronic evaluation unit with a display element. The operation of this device is based on the fact that the electrical resistance of the moist or less moist material to be monitored, into which the electrodes are inserted, is measured. The same method is implemented by other published technical solutions, such as the procedure according to DE OS 32 01 474, whereby the main disadvantage of such measuring methods, including their arrangements, is recognized to be that such resistance or conductivity measurements in the substance or material to be examined are comparatively unreliable and inaccurate, since a whole series of influencing factors can falsify the measurement result. In particular, such measuring arrangements depend on the soil itself, which will usually be inhomogeneous. However, it is known that for acceptable measurement accuracy, the soil must be homogeneous, which is not possible in some cases. The conductivity of the material will also not always be proportional to its moisture content, as this conductivity also depends on fertilization measures and/or other conditions, as different electrolytes or electrolyte contents are encountered in the different measurements. In any case, two electrodes are always required.
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.DE OS 44 11 653 describes a measuring device for porous materials, in particular substrates in flower pots, which works with an electrode made of electrically conductive material that can be positioned on the outside of the measuring object. This measures capacitively and must be adapted on the side facing the measuring object to the curve of the measuring object section adjacent to it in the measuring position, which results in the considerable disadvantage of functional limitations and the complexity of the arrangement.
Insbesondere im Falle der einfachen und unkomplizierten Meßgeräte mit dualer Aussage „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.In particular, in the case of simple and uncomplicated measuring devices with dual statements "wet-dry" or with limit values and the associated automatic, informative signal outputs, there is still a considerable lack of reliability, particularly with regard to their power supply, measurement reliability and their universal replaceability.
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.Based on the causes and deficiencies of the humidity display devices belonging to the state of the art described above, the invention is based on the object of creating a device which avoids the aforementioned disadvantages, is miniaturized, easy and inexpensive to manufacture, simple and safe to handle and operate, and independent of external power suppliers with the generally usual connection and conversion or adaptation devices.
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.According to the invention, this task and objective is achieved by proposing a one-piece display device with the following construction.
The entire device is located in a tubular housing, preferably made of plastic, whose cross-section is round, oval, polygonal or otherwise designed according to the purpose and whose lower part tapers to a point where it accommodates a humidity sensor. The moisture exchange takes place through small openings in the housing around the humidity sensor, which is connected by cables to the other functional elements in the upper part of the housing. The other functional elements of the humidity indicator according to the invention are a solar cell, a charging circuit, a buffer battery, an evaluation electronics and an optical and/or acoustic signal generator. The solar cell located on the lower part of the device behind a transparent cover, hereinafter also referred to as a solar window, is connected to the charging circuit. This charging circuit is connected to the buffer battery, preferably a lithium secondary battery, which in turn, like the sensor, is connected to the evaluation electronics. The evaluation electronics operate the optical or acoustic signal generator.
Der Feuchtesensor ist auf der Oberfläche von isolierendem Keramiksubstrat als zwei sich gegenüberliegende, mäanderförmig verlaufende WiderstandsleiterbahnenThe humidity sensor is mounted on the surface of an insulating ceramic substrate as two opposing, meandering resistance conductor tracks
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.At the end of each resistor conductor there is a trimming resistor to compensate for the switching behavior.
The solar/photovoltaic cell provided charges the buffer battery via an electronic charging circuit using the incident light, depending on its charge level. Depending on the light intensity, the device's circuitry is supplied by the solar cell or buffer battery depending on the current energy balance.
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.The measuring and switching electronics, also known as evaluation electronics, monitor and evaluate the moisture value of the material or substance to be monitored using an electrical state variable and, in accordance with a specification, a switching function is carried out for acoustic and/or optical signaling when the limit value is exceeded or not reached by the optical or acoustic signal generator(s). The circuit is designed for very low idle current consumption and low power consumption when the signal is emitted, so that the secondary/buffer battery is constantly charged in daylight or artificial lighting.
An einem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung im folgendem näher erläutert.The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment.
Es zeigenShow it
Fig. 1: das Blockschaltbild des Feuchteanzeigegerätes,Fig. 1: the block diagram of the humidity indicator,
Fig. 2: die Anordnungsbestandteile des Feuchteanzeigegerätes,
Fig. 3: den Feuchtesensor,Fig. 2: the components of the humidity indicator,
Fig. 3: the humidity sensor,
Fig. 4: die Schaltungsanordnung einer vorteilhaften Ausführungsform mit optischer Signalabgabe,Fig. 4: the circuit arrangement of an advantageous embodiment with optical signal output,
Fig. 5: die Schaltungsanordnung einer vorteilhaften Ausführungsform mit akustischer Signalabgabe.Fig. 5: the circuit arrangement of an advantageous embodiment with acoustic signal emission.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung befindet sich in einem rohrförmigen Gehäuse 1 aus Kunststoff mit rundem Querschnitt, dessen unterer Teil spitz zuläuft,In an advantageous embodiment of the invention, a tubular housing 1 made of plastic with a round cross-section, the lower part of which tapers to a point,
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.in this area a humidity sensor 2. The exchange of humidity can take place through small openings 12 in the housing 1 around the humidity sensor 2, whereby the humidity sensor 2 can develop its effect and measure the humidity formed in the microclimate. The humidity sensor 2 is connected to the other functional elements in the upper part of the housing by lines 3. A solar cell 4 is arranged on the upper part of the device behind a transparent cover in the housing 1 and is connected to the charging circuit 5. This charging circuit 5 is connected to a lithium secondary battery 6 as a buffer battery, which in turn, like the sensor 4, is connected to the evaluation electronics 7. The evaluation electronics 7 operate an optical signal generator 8 together with or alternatively to an acoustic signal generator.
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.The humidity sensor 2 is applied to the surface of insulating ceramic substrate 10 as two opposing, meandering resistance conductor tracks 11. These resistance conductor tracks 11 are designed in such a way that they change their electrical resistance when the moisture coming into contact with them changes. At the end of the resistance conductor tracks 11 there is a balancing resistor RX to compensate for the switching behavior.
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 dieThe solar/photovoltaic cell 4 provided charges the buffer battery 6 via an electronic charging circuit 5 as a result of the incident light, depending on its charge level. Depending on the light intensity, the device's circuit arrangement is supplied depending on the current energy balance of the solar cell or buffer battery. The measuring and switching electronics 7, also referred to as evaluation electronics, monitors and evaluates the moisture value of the material or substance to be monitored, such as the soil of plants in greenhouses in garden centers or in flower pots in the home, using an electrical state variable. According to a specification, i.e. the specification of a limit value for the moisture content of the soil or a porous substance (plant granulate), a switching function is carried out for acoustic and/or optical signaling when the limit value is exceeded or not reached by the optical or acoustic signal generator 8. In the idle state, the power consumption is so low that the secondary battery 6 is constantly charged in daylight (intense, normal or diffuse to weak) or artificial lighting. Due to the low power requirement of the signal generator circuit, the
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.Battery provides a longer alarm. Due to the power supply via the solar cell 4 and the lithium secondary battery 6, the device is practically maintenance-free, provided that sufficient brightness cycles and a reaction to the signal are provided.
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.The electronic circuit 5 monitors and regulates the charge level of the battery. This special circuit arrangement enables very efficient use of the energy supplied by the solar cells. Due to the extremely low power consumption, the supply from solar cells and the long service life of the battery, the device is practically maintenance-free, which also ensures an effective contribution to environmental friendliness, especially with regard to the energy supply. The proposed humidity indicator has a very high level of reliability, is miniaturized, easy and inexpensive to manufacture, simple and safe to handle and operate, and independent of external power suppliers with the usually cumbersome connection and conversion or adaptation devices.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29908134U DE29908134U1 (en) | 1999-05-08 | 1999-05-08 | Moisture indicator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29908134U DE29908134U1 (en) | 1999-05-08 | 1999-05-08 | Moisture indicator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE29908134U1 true DE29908134U1 (en) | 1999-07-22 |
Family
ID=8073256
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE29908134U Expired - Lifetime DE29908134U1 (en) | 1999-05-08 | 1999-05-08 | Moisture indicator |
Country Status (1)
| Country | Link |
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- 1999-05-08 DE DE29908134U patent/DE29908134U1/en not_active Expired - Lifetime
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
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