Feuchtigkeits- und Temperatursensor mit Polyga-Element

Das von Galltec hergestellte Messelement „Polyga“ besteht aus mehreren synthetischen Bändern, die jeweils aus 90 Fasern mit einem Durchmesser von 0,003 mm gewebt sind. Im Ausgangszustand sind die Fasern nicht hygroskopisch; diese Eigenschaft wird erst durch ein spezielles Verfahren erworben, nach dem die Fasern Feuchtigkeit aufnehmen können. Die Molekularstruktur der einzelnen Fasern ist längs ausgerichtet. Bei Wasseraufnahme verändert sich die Molekülkette, was zu einer Längenänderung der Faser führt. Wasserverlust hat den gegenteiligen Effekt. Befinden sich die Fasern im Gleichgewicht mit der Luftfeuchtigkeit, findet keine Wasseraufnahme oder -abgabe statt. In diesem Fall ist die Faserlänge konstant und dient als Indikator für die relative Luftfeuchtigkeit.
Wird das Messelement Luft mit 100 % relativer Luftfeuchtigkeit ausgesetzt, bildet sich ein dünner Wasserfilm auf der Oberfläche des Elements (Taupunkt). Der physikalische Effekt ist vergleichbar mit dem Eintauchen des Messelements in Wasser. In diesem Fall ist das Element gesättigt. Dies ist ein idealer Punkt für die Kalibrierung oder Überprüfung des Sensors. Das Messelement ist wasserdicht. Das Galltec-Element bleibt nach dem Hygroskopieren stabil, solange es nicht durch äußere Einflüsse beschädigt wird. Eine Regeneration der Fasern ist nicht erforderlich, schadet dem Sensor aber auch nicht.

Die Ausdehnung der Fasern (vorwiegend in Längsrichtung) wird vom elektronischen System erfasst und vom integrierten Signalvorverarbeitungssystem in ein standardisiertes 0…20-mA-, 4…20-mA- oder 0…10-V-Signal umgewandelt. Das fächerförmige Sensorelement außerhalb des Gehäuses ist durch ein perforiertes Sensorrohr geschützt. Die Sensoren sind für drucklose Systeme ausgelegt. Das Gerät sollte an einem Ort installiert werden, an dem kein Kondenswasser in das Gehäuse eindringen kann. Die bevorzugte Position ist „Sensor vertikal nach unten“ oder „Sensor horizontal“. In diesen Positionen verhindert eine Abdeckung mit einer 0,8 mm großen Öffnung das Eindringen von Wasser.
TFG80-Sensoren verfügen über integrierte Temperatursensoren (meist Pt100) zur simultanen Temperaturmessung. Temperaturmesswerte werden in standardisierte Signale umgewandelt: 0…20 mA, 4…20 mA oder 0…10 V. Gemäß dem Diffusionsgesetz tritt bei der Wasseraufnahme eine Zeitverzögerung auf, bevor die Fasern gesättigt sind. Dies ist ein entscheidender Faktor für die Ansprechzeit. Daher kann bei einer einzelnen Faser mit 3 μm Durchmesser eine kurze Sättigungszeit (wenige Sekunden) erreicht werden. Empirische Untersuchungen zeigen, dass die Verwendung von verklebten oder gewebten Fasern, wie bei Galltec-Sensoren, zu einer längeren Sättigungszeit führt. Dies liegt daran, dass die einzelnen Fasern beim Aufnehmen und Abgeben von Wasser miteinander interagieren und der entsprechende Feuchtigkeitsgehalt erst später erfasst wird. Messungen haben gezeigt, dass die Halbwertszeit bei einer Windgeschwindigkeit von 2 m/s etwa 1,2 Minuten beträgt. Dies entspricht einer tatsächlichen Ansprechzeit von etwa 30–40 Minuten.

Eine Temperatur von 80 °C ist als Maximalwert angegeben. Kurzzeitig können höhere Temperaturen auftreten. Eine mögliche Folge wäre eine Veränderung der Molekularstruktur, die zu einem dauerhaften Messfehler führt. Die maximale Temperatur von 80 °C gilt nur, wenn keine schädlichen Substanzen (Säuren, Lösungsmittel usw.) im Medium vorhanden sind.

Technische Daten:
Physikalische Daten

Luftfeuchtigkeit

Messbereich		0…100%rh
Messgenauigkeit
…>40%rh		±2,5%rh
…<40%rh		gemäß Toleranztabelle
Arbeitsbereich		30…100%rh

Temperatur

Arbeitsbereich		-30…+80°C
Messgenauigkeit		±0,5°C
Gemessenes Medium		Luft, drucklos, nicht aggressiv
Zulässige Temperatur am Gehäuse		-20…+60°C
Am Sensor		-40…+80o°C
Mittlerer Temperaturkoeffizient		0,1 %/K für 20o°C und 50 % relative Luftfeuchtigkeit
Regulierung		für mittleren Luftdruck 430 m NN
Zulässige Fluggeschwindigkeit		8 m/s
Z-Abdeckung		15 m/s
Halbwertszeit für v = 2 m/s		1,2 min
Sensorlänge; Material		220 mm; Hochwertiger Stahl
Montage		Bohrungen im Gehäuseboden zur Kanalmontage
(Art.-Nr. 20.009)		Wandhalterung
Montageposition		Sensor vertikal nach unten; oder horizontal
Anschlussklemmen		für Kabel mit einem Querschnitt von 0,5 mm²
Draheinführungen		Anschlussschraube M20x1,5
Elektromagnetische Verträglichkeit
Störfestigkeit		EN 50 082-2
Geräuschemission		EN 50 081-2
Gehäuse		ABS
Schutz		IP64
Gewicht		ok. 0,4 kg

Elektrische Daten für passive Sensoren

Luftfeuchtigkeit

Ausgang 1		0-100 Ω linear 2-adrig 0-200 Ω linear 2-adrig 0-1000 Ω linear 2-adrig 100-138,5 Ω linear 2-adrig 5-100-5 Ω linear 3-adrig
Zulässige Last		1 W
Maximale Spannung		42 V
Isolationswiderstand		10 MΩ

Temperatur

zulässige Last
für Luft 1 m/s i t=0,1 K		2 mA

Elektrische Daten für aktive Sensoren

Luftfeuchtigkeit

Ausgang 1

0–20 mA oder 0–10 V 4-Draht oder 4–20 mA 2-Draht (nur DC)

Temperatur

Ausgang 2		0–20 mA oder 0–10 V 4-Draht oder 4–20 mA 2-Draht (nur DC)
Versorgungsspannung		15–30 V DC oder 24 V AC ± 10 %
Maximale Last für den Stromausgang		500 Ω
Mindestausgangsimpedanz		10 kΩ
Interner Stromverbrauch		5 mA, DC-Version
		10 mA, AC-Version
Temperaturmessbereich		siehe Tabelle
Linearitätsverzerrung
Temperaturausgabe

2-polig 44010100 0–100 %rh 0–200 Ω 0–200 Ω 2-polig 2-polig 44010100 0–100 %rh 0–200 Ω 2-polig 2-polig 2-polig 2-polig 2-polig 2-polig 2-polig 2-polig 2-polig 2-polig 44010100 ... Breite="84">Max. 42 V 2-polig 44010200 0–100 %rh 0–1000 Ω 0–1000 Ω 2-polig 2-polig 2-polig 44010200 0–1000 Ω 0–1000 Ω 0–1000 Ω 0–1000 Ω 0–1000 Ω 0–1000 Ω 0–1000 Ω 0–1000 Ω Breite="84">Max. 42 V 2-polig 44010300 0–100 %rh 100–138,5 Ω 2-polig 2-polig 44010300 0–100 %rh 100–138,5 Ω 2-polig 2-polig 44010300 ... Breite="84">Max. 42 V 2-polig 44010400 0–100 %rh 5–100–5 Ω 5d style="text-align: center;" width="84"> 2-polig 44010400 0–100 %rh 5–100–5 Ω 5d style="text-align: center;" width="84"> 5d style="text-align: center;" width="72"> 44010400 Breite="84">Max. 42 V 3-polig 44010600 TFG80H 0–100 %rh 0–100 Ω 3-polig Breite="84">+5…+80°C Pt100 Max. 42 V 2-polig 44700150 kola"> 0–100 %rh 0–200 Ω Breite="84">+5…+80°C Pt100 Max. 42 V 2-polig 44700250 0–100 %rh 0–100 Ω Breite="84">+5…+80°C Pt100 Max. 42 V 2-polig 44700350 kola"> 0–100 %rh 100–138,5 Ω Breite="84">+5…+80°C Pt100 Max. 42 V 2-polig 44700450 0–100 %rh 5–100–5 Ω 2-polig Breite="84">+5…+80°C Pt100 Max. 42 V 3-polig 44700650 44700650 0–20 mA 15–30 V DC 3/4-adrige Drähte 44513030 kola"> 0–100 %rh 0–20 mA Breite="84">-30…+60°C 0-20 mA 15 – 30 V DC 3/4-adrige Drähte 44573030 0-100 %rh 0-20 mA 3/4-adrige Drähte Breite="84">-10…+90°C** 0-20 mA 15 – 30 V DC 3/4-adrige Drähte 44623030 0-100 %rh 0-20 mA 3/4-adrige Drähte Breite="84">0…+100°C* 0-20 mA 24 V AC 4-adrig 44574242 0-100 %rh 0-20 mA 44574242 0-100 mA Breite="84">-10…+90°C 0-20 mA 24 V AC 4 Drähte 44624242 0-100 %rh 0-20 mA 24 V AC 44624242 0-10 mA 0-20 mA width="84">0…+100°C* 0–10 V DC 15–30 V DC
24 V AC 3/4-adrige Drähte 44514747 kola"> 0–100 %rh 0–100 %rh Breite="84">0-10 V DC

Modell	Luftfeuchtigkeit	Temperatur	Versorgungsspannung	Leitungssystem	Produktnummer
						Messbereich 1	Ausgang 1	Messbereich 2
Übersicht passiver Sensoren
FG80H	0-100 %rh	0-100 Ω			Max. 42 V
	Übersicht der aktiven Sensoren U=15…30 V DC und/oder 24 V AC (20…28 V AC)
	FG80J FG80AC	0–100 %rh	0–20 mA			15 – 30 V DC	3/4-adrig	44013000
		0–100 %rh	0–20 mA			24 V AC	3/4-adrig	44014200
0–100 %rh		0–10 V DC			15 – 30 V DC 24 V AC	3/4-adrig	44014700
0–100 %rh		4–20 mA			15 – 30 V DC	2 Drähte	44014800
TFG80J TFG80AC	0–100 %rh	0–20 mA	0…+40°C
	0–20 mA	15–30 V DC	3/4-adrig	44543030
	0–100 %rh	0–20 mA	0…+40°C	0-20mA	24V AC	4-adrig	44514242
	0-100 %rh	0-20 mA	-30…+60°C
	0-20mA	24V AC	4-adrig	44544242
	0-100 %rh	0-10V DC	0…+40°C	-30…+60oC	0-10 V DC	15 – 30 V DC 24 V AC	3/4 - Drähte	44574747
	0-100 %rh	0-10 V DC	-10…+90oC	0-10 V DC	15 – 30 V DC 24 V AC	3/4-adrig	44624747
	0-100 %rh	0-10V DC	0…+100oC*	0-10V DC	15 – 30V DC 24V AC	3/4 Drähte	44544747
	0-100 %rh	0-20 mA	0…+40oC	0-20mA	15 – 30V DC	2 Drähte	44514848
	0-100 %rh	0-20 mA	-30…+60oC	0-20mA	15 – 30V DC	2 Drähte	44574848
	0-100 %rh	0-20 mA	-10…+90oC	0-20mA	15 – 30V DC	2 Drähte	44624848
	0-100 %rh	0-20 mA	0…+100oC*	0-20mA	15 – 30V DC	2 Drähte	44544848
	Spezial FG80JPt100	0-100 %rh	0-20 mA	Pt100	resistance	15 – 30V DC	3/4 – wires	44703050
		0-100 %rh	0-10V DC	Pt100	resistance	15 – 30V DC 24V AC	3/4 - wires	44704750
		0-100 %rh	4-20 mA	Pt100	resistance	15 – 30V DC	2 - wires	44704850

* attention to max. Temperature range ** suitable for the EDJ controller

Tolerance and humidity diagram

Connection diagram for passive sensors with resistive output