Die korrekte Messung eines Zustandes ist der Ausgangspunkt einer erstklassigen Regelung oder einer aussagekräftigen Überwachung. Die besten Regelalgorithmen und die hochwertigsten Aktoren können nichts ausrichten, wenn Sensoren keine repräsentativen Messwerte liefern.
Problemfall hohe Luftfeuchtigkeit > 80 Prozent r. F.
Wenn eine hohe Luftfeuchtigkeit gefordert ist (auch kombiniert mit tiefen Temperaturen), beispielsweise bei Produktion und Lagerung von Gemüse, Früchte, Arzneimittel und auch bei Reifungsprozessen von Käse und Fleisch, müssen hinsichtlich der Feuchte- und Temperaturparameter enge Toleranzen eingehalten werden.
Falsch geregelte Luftfeuchtigkeit kann zu unerwünschter Kondensation oder zur Austrocknung der Produkte führen. Beides wirkt sich nachteilig auf Qualität, Aussehen und Geschmack aus und ist dementsprechend unerwünscht.
Speziell bei solchen qualitätsrelevanten Messungen empfiehlt es sich, die verschiedenen Messprinzipien und deren Besonderheiten zu vergleichen.
Einfluss des Messprinzips
Zur Messung der Luftfeuchte sind heutzutage Sensoren, die auf dem kapazitiven Messprinzip basieren, am weitesten verbreitet. Dieses Messprinzip besteht im Wesentlichen aus einem speziellen Polymer, der die Luftfeuchtigkeit aufnehmen und abgeben kann und dadurch seine Kapazität ändert.
Diese und ähnliche Messprinzipien wie z. B. das psychrometrische Prinzip (mit zwei Temperatursonden) reagieren eher träge auf Messwertänderungen oder verharren sogar über längere Zeit bei hohen Feuchtewerten, bis der Sensor das im Polymer eingelagerte Wasser wieder abgibt und den realen Messwert ermitteln kann. Auch können Ausgasungen aus einem Produktionsprozess wie in der pharmazeutischen Industrie oder Ammoniak in einem Käsekeller zu signifikanten Messwertabweichungen führen, welche sich nicht immer korrigieren lassen.
Geeignete Wahl: elektrolytisch-resistive Messung
Zur Messung hoher Luftfeuchtigkeit wesentlich besser geeignet ist das elektrolytisch-resistive Messprinzip. Bei diesem nimmt ein spezieller Elektrolyt die Luftfeuchte auf und ändert dadurch seinen Widerstand. Diese Art der Messung erlaubt besonders stabile und genaue Messungen im gesamten Feuchtebereich bis zur Sättigungsgrenze, ohne Hystereseeffekt und ohne Drift. Da bei dieser Technik kein Sättigungseffekt entsteht, sind schnelle Ansprechzeiten bei wechselnden Feuchtewerten möglich, wie sie in Klimazellen vom tiefen bis zum hohen Feuchtebereich vorkommen. Der elektrolytische Fühler reduziert Querempfindlichkeiten durch Reifungsgase, beispielsweise Ammoniak oder CO2, die bei anderen Messtechnologien zu großen Abweichungen führen können.
Testinstallation in einem Lagerraum bei 93 Prozent r. F. / 12 °C
Der installierte Sensor, basierend auf einem kapazitiven Messprinzip, misst stabil bei ca. 93 Prozent r. F. ohne die auftretenden Schwankungen der Klimabedingungen zu erfassen. Die Testmessung erfolgt gleichzeitig mit mehreren elektrolytischen Sensoren nSens-HT von Novasina, die übereinstimmende Werte anzeigen. Eine Überprüfung nach drei Monaten zeigte weder Abweichungen noch Korrosionen auf. Zusätzliche Referenzmessungen belegen, dass die realen Werte dem elektrolytischem Sensor entsprechen.
In diesem Beispiel (siehe Messschrieb) sind zwei kritische Ereignisse ersichtlich, die von dem bestehenden kapazitiven Sensor nicht erfasst wurden. Beim ersten Ereignis (1) wurden die Türen offen gelassen, so- dass die Luft im Lagerraum abtrocknete. Die Luftfeuchtigkeit sank dabei unter das Limit. Da der Sensor dies nicht erfasste, wurde der Betreiber nur per Zufall auf die offene Tür aufmerksam.
Beim zweiten Ereignis (2) war eine Lüftungsklappe mechanisch defekt, wodurch sich die Luftfeuchtigkeit im Raum erhöhte. Auch in diesem Fall lieferte der installierte Sensor keinen Alarm, sondern die Messunterschiede zum Testsystem mit den elektrolytischen Sensoren machten den Betreiber auf das Problem aufmerksam.
Kombifühler für relative Luftfeuchte und Temperatur
Der Kombifühler nSens-HT von Novasina mit elektrolytischer Sensorik ist durch einen robusten Aufbau und flexible Einsatzmöglichkeiten auch in rauer, industrieller Umgebung gekennzeichnet. Wichtige Informationen wie Seriennummer und Kalibrationsdaten sind direkt im Fühler abgespeichert. Dadurch kann bei einer Kalibration lediglich der Fühler getauscht und anschließend im eigenen Labor oder durch einen Dienstleister neu kalibriert werden. Dies erlaubt den Einsatz nahezu ohne Betriebsunterbrechung.
Eine direkte Integration des Fühlers über analoge Signale oder ein digitales Bussystem in bestehende Mess- und Regelsysteme ist einfach möglich. Zur Raumüberwachung stehen zudem Logger und Monitoring-Systeme bereit, um die Klimadaten aufzuzeichnen, auszuwerten und zu archivieren. Lösungen, um die Daten über Ethernet in eigene Datenbanken zu übertragen, sind einfach umsetzbar, wobei auch bestehende Messtechnik von Drittanbietern integrierbar ist.
Philippe Trösch,
Sales & Produkt Manager, Novasina AG, CH-Lachen,philippe.troesch@novasina.ch
