Die Taupunktsensoren mit elektrischer Betauungserkennung arbeiten wie Taupunktspiegel, nach dem Kondensationsprinzip.
In einem Siliziumchip ist ein mäandrierender Kondensator aufgebaut. Bei einer anliegenden Wechselspannung entsteht ein elektrisches Feld, welches aus dem Chip in die Umgebung austritt. Der Chip wird durch ein Peltierelement abgekühlt.
Der Wasserdampf in der direkten Umgebung des Chips kondensiert, sobald die Taupunkttemperatur unterschritten wird.
Ein flüssiger Wassertropfen besteht aus vielen Wassermolekülen, die durch Kohäsionskräfte gebunden werden. Jedes einzelne Wassermolekül besitzt aufgrund der Anordnung der beiden Wasserstoffatome und des Sauerstoffatoms (Bindungswinkel 120°) einen elektrischen Dipol. Im Wassertropfen heben sich die elektrischen Wirkungen der Dipole aufgrund der unregelmäßigen Lage gegenseitig auf.
Befindet sich der Wassertropfen jedoch in einem elektrischen Feld, so richten sich die Dipole entsprechend der Feldlinien aus. In einem elektrischen Wechselfeld werden die Dipole mit der Feldfrequenz umgeklappt. Dies entspricht der sprunghaften Impedanzerhöhung des Sensorchips.
Die Veränderung der Sensorimpedanz führt zur Veränderung der Feldfrequenz. Somit signalisiert die Veränderung der Frequenz das Vorhandensein von flüssigem Wasser auf der gekühlten Siliziumoberfläche.
Die sprunghafte Frequenzänderung wird zur Steuerung der Peltierkühlung benutzt, die dann so geregelt wird, das die Oberflächentemperatur des Chips konstant bleibt.
Eine im Siliziumchip ausgebildete Temperaturdiode misst die Oberflächentemperatur. Die konstante Temperatur, bei Gleichgewicht zwischen Kondensations- und Verdampfungsvorgängen auf der Chipoberfläche wird Taupunkttemperatur genannt.
Die direkt messenden Sensoren sind, je nach Ausführung, einsetzbar für Taupunkttemperaturen von -10°C bis +100°C bei einer Messunsicherheit von ±0,5°C. Sie zeichnen sich durch ihre geringe Verschmutzungsempfindlichkeit besonders aus. Bestens geeignet sind sie zur Messung der Drucktaupunkttemperatur in Druckluftanlagen und für den Einsatz in der Hochfeuchtemessung.
Neben den umfangreich ausgestatteten Messgeräten, die auch die Gastemperatur erfassen und somit die Berechnung von vielen Feuchtegrößen ermöglichen, sind auch preiswerte Transmitter lieferbar. Die Messgeräte und Transmitter können mit verschiedenen Taupunktsonden ausgerüstet werden. Zur Erfassung von Betauungszuständen stehen Feuchtemelder und Betauungssensoren mit Schaltausgang bereit.
Seite als PDF-Download
