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Dokumentenidentifikation DE102004010059A1 22.09.2005
Titel Feuchtigkeitsmessung in einer Erdkultur
Anmelder Fuchs, Jochen, 63456 Hanau, DE
Erfinder Fuchs, Jochen, 63456 Hanau, DE
DE-Anmeldedatum 02.03.2004
DE-Aktenzeichen 102004010059
Offenlegungstag 22.09.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.09.2005
IPC-Hauptklasse G01N 33/24
IPC-Nebenklasse G01N 27/02   G01N 27/04   G05D 22/02   
Zusammenfassung Verfahren bzw. Anordnung zur Ermittlung der relativen Feuchte im Wurzelbereich (2) einer ungesättigten Erdkultur (3) in der Topf-, Kübel- und Balkonpflanzen (1) wachsen. Mittels eines über leitfähige in der Erdkultur (3) steckender Elektroden (4) getriebenen Wechselstromes (5) wird ein Wechselspannungsabfall (8) an den Elektroden (4) erzeugt, der über einen thermisch zum Messort angekoppelten Thermistor (6) geleitet wird, welcher im Zusammenhang mit einer Impedanz (9) eine temperaturkorrigierte Messwertgröße (10) erzeugt, die näherungsweise umgekehrt proportional zur Feuchte in der ungesättigten Erdkultur (3) in einem bestimmten Verhältnis steht und für eine Anzeige oder als Messwertgröße (10) für eine temperaturabhängige Regelung der relativen Feuchte in einer mit Pflanzen (1) bewachsenen Erdkultur (3) verwendet werden kann. Die Kennliniendiagramme (Figur 1.2 und 1.3) zeigen anschaulich die Möglichkeiten des Messverfahrens zur Darstellung temperaturkorrigierter Messwertgrößen (10) für die Messung der relativen Feuchte in einer definierten Erdkultur (3). Programmiert wird der Verlauf der Kennlinien (14 und 15) für eine temperaturkompensierte Messung (14) bzw. für eine temperaturüberkompensierte Darstellung (15) der Messwertgröße (10) durch die Festlegung der Impedanz (9) auf einen bestimmten Wert. Eine temperaturüberkompensierte Darstellung (15) der Messwertgröße (10) kann als Führungsgröße für eine bedarfsgerechte bzw. temperaturabhängige Regelung oder Anzeige der ...

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren bzw. eine Anordnung zur temperaturkorrigierten Messung der relativen Feuchte in einer ungesättigten Erdkultur, insbesondere im Pflanzenwurzelbereich einer bestimmten Topf-, Kübel- und Balkonpflanzenerde, um die relative Feuchte für eine definierte Erdkultur bedarfsgerecht anzuzeigen und zu regeln.

In der DE 44 41 521 wird ein Verfahren zur Messung des Flüssigkeitsniveaus im Pflanzgefäss selbst oder im Untersetzgefäss mittels eines Sensor beschrieben, der aus mehreren elektrisch leitenden Stäben besteht. Ein Verfahren zur Messung der relativen Feuchte in einer ungesättigten Erdkultur mittels elektrisch leitender Elektroden und einer Temperaturmessung durch einen Thermistor, kommt hier noch nicht zur Anwendung.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren bzw. eine Anordnung anzugeben, bei der die relative Feuchte in einer ungesättigten Erdkultur, insbesondere im Pflanzenwurzelbereich einer bestimmten Topf-, Kübel- und Balkonpflanzenerde, mittels eines über leitfähige Elektroden durch die Erdkultur getriebenen Wechselstromes und eines Thermistors den Leitwert temperaturbezogen zu messen, wobei eine temperaturkorrigierte Messwertgrösse für die relative Feuchte in der Erdkultur angezeigt werden soll.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäss im Patentanspruch 1 dadurch gelöst, dass über Elektroden in die Erdkultur ein Wechselstrom getrieben wird, welcher in der Erdkultur einen Wechselspannungsabfall erzeugt, der zum Zwecke der temperaturbezogenen Leitwertmessung über einen zum Messort thermisch gekoppelten Thermistor an eine Impedanz geführt wird, womit eine Messwertgrösse dargestellt wird, die näherungsweise umgekehrt proportional zur relativen Feuchte in der Erdkultur in einem bestimmten Verhältnis steht.

Eine Ausgestaltung nach Patentanspruch 1 ermöglicht es, dass durch die freie Wahl der Impedanz , die in Reihe zum Thermistor geschaltet ist, der Kennlinienverlauf für die Feuchtigkeitsmessung in einer bestimmten Erdkultur für den Arbeitstemperaturbereich von 0°C bis Zimmertemperatur temperaturkompensiert, temperaturüberkompensiert bzw. temperaturkorrigiert programmiert werden kann.

Eine Ausgestaltung nach Patentanspruch 1 und 2 ermöglicht es, dass das Verfahren zur temperaturüberkompensierten Messung der relativen Feuchte in einer elektronischen Erdfeuchtesteuerung verwendet werden kann, um eine stufenlose Absenkung der relativen Feuchte für den Arbeitstemperaturbereich von 0°C bis Zimmertemperatur bedarfsgerecht für eine bestimmte Bewachsung in der Erdkultur zu regeln bzw. anzuzeigen.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile liegen insbesondere in einer einfachen und schnellen Darstellung der Mess- bzw. Führungsgrösse zur bedarfsgerechten Regelung der relativen Feuchte in einer bestimmten Topf-, Kübel- und Balkonpflanzenerde, die im Wurzelbereich der Bewachsung witterungsbedingt bzw. durch Sonnenbestrahlung grossen Temperatureinflüssen ausgesetzt ist.

Im folgenden ist der Gegenstand der Erfindung anhand der 1 näher erläutert.

1.1 zeigt im Blockschaltbild den prinzipiellen Aufbau des Messverfahrens in Verbindung mit den grundsätzlichen Elektronikfunktionen,

1.2 und 1.3 zeigen normalisierte Kennlinien temperaturbezogener Messwertgrössen bei konstanter Feuchte im Innern einer Erdkultur.

Gemäß 1.1 stecken im Wurzelbereich 2 der Pflanzen 1 der Erdkultur 3 zwei leitfähige Elektroden 4 in bestimmter Anordnung zueinander, über die ein Wechselstrom 5 mittels eines Wechselstromgenerators 11 getrieben wird, wodurch ein Wechselspannungsabfall 8 zwischen den Elektroden 4 erzeugt wird. In der nicht massebezogenen Elektrode 7 sitzt ein Thermistor 6, der thermisch über das Gehäuse der Elektrode 7 an die Erdkultur 3 angekoppelt ist und damit praktisch die gleiche Temperatur wie der wechselstromdurchflossene Bereich 5 in der Erdkultur 3 annimmt. Der erzeugte Wechselspannungsabfall 8 wird über den Thermistor 6 an eine Impedanz 9 gelegt, an der die umgekehrt proportionale Messwertgrösse 10 für die Feuchte &PSgr; in der Erdkultur 3 abgegriffen werden kann.

Anhand der 1.1 lässt sich das prinzipielle Messverfahren erläutern. Ein Wechselstromgenerator 11 treibt kontinuierlich einen schwachen Wechselstrom 5 über zwei Elektroden 4 durch die Erdkultur 3, die im Bereich des Stromdurchflusses 5 in sehr geringer Weise erwärmt bzw. chemisch-biologisch verändert wird. Die Frequenz des Wechselstroms 5 wird im Generator 11 genügend hoch angesetzt, um einen messwertverfälschenden Einfluss durch Polarisation an den leitfähigen Oberflächen der Elektroden 4 und in der Erdkultur 3 zu unterdrücken. Der erzeugte Wechselspannungsabfall 8 zwischen den Elektroden 4 wird über einen Thermistor 6 geleitet, der über die Gehäusewandung 7 der nicht massebezogenen Elektrode 4 die gleiche Temperatur annimmt, die im wechselstromdurchflossenen Bereich 5 der Erdkultur 3 vorherrscht. Über den Thermistor 6 in Reihe mit einer massebezogene Impedanz 9, wird der erzeugte Wechselspannungsabfall 8 gelegt, der als leitwertbezoger Messwert u über den Thermistor 6 durch seine temperaturabhängige Widerstandskennlinie so korrigiert wird, dass der verbleibende Spannungsabfall 10 an der Impedanz 9 eine Messwertgrösse 10 darstellt , die näherungsweise umgekehrt proportional zur relativen Feuchte &PSgr; in der Erdkultur 3 steht.

Der temperaturkompensierte (1.3-14) oder temperaturüberkompensierte (1.3-15) Kennlinienverlauf der Messwertgrössen 10 wird allein über einen definierten Wert für die Impedanz 9 festgelegt.

Durch ein temperaturüberkompensiertes Messverfahren wird es für eine Feuchteregelung einer definierten Erdkultur 3 auf einfache Weise möglich, eine stufenlose Absenkung der relativen Feuchte &PSgr; für den unteren Temperaturbereich von Zimmertemperatur bis 0°C zu ermöglichen.

1.2 zeigt zur Veranschaulichung eine normalisierte Kennlinie 13 des Wechselspannungsabfalls u (1.1-8) bzw. der Messwertgrösse bei kurzgeschlossenem Thermistor unter dem starken Einfluss von Temperatur t in der Erdkultur (1.1-3) im Bereich von 0°C bis 25°C.

In 1.3 werden zur Veranschaulichung zwei normalisierte Kennlinien für die Messwerte (1.1-10) dargestellt, die an der Impedanz (1.1-9) abfallen, wenn sich die Temperatur in einer definierten Erdkultur (1.1-3) zwischen 0°C und 25°C ändert und die relative Feuchte &PSgr; konstant gehalten wird. Der unterschiedliche Verlauf der Kennlinien 14 und 15 wird mit der Festlegung der Impedanz (1.1-9) auf einen bestimmten Wert bestimmt. So wird für eine temperaturkompensierte Messung der Verlauf der Kennlinie 14 mit einer bestimmten Impedanz (1.1-9) festgelegt. Zum anderen kann die temperaturüberkompensierte Darstellung der Messwertgrösse (1.1-10) mit der Kennlinie 15 für die relative Feuchte &PSgr; in einer definierten Erdkultur (1.1-3) mit einer bestimmten Impedanz (1.1-9) festgelegt werden. Damit ist eine temperaturkorrigierte Kennlinie 15 für eine relative Feuchte in einer definierten Erdkultur (1.1-3) programmiert, die als Messwertgrösse bzw. Führungsgrösse in einem Regelungsverfahren für eine stufenlose Absenkung der relativen Feuchte &PSgr; in der Erdkultur (1.1-3) für den Temperaturbereich von Zimmertemperatur bis 0°C im Wurzelbereich einer bewachsenen Erdkultur verwendet werden kann.


Anspruch[de]
  1. Verfahren und Anordnug zur temperaturkorrigierten Messung der relativen Feuchte in einer ungesättigten Erdkultur (3), insbesondere im Pflanzenwurzelbereich (2) einer bestimmten Topf-, Kübel- und Balkonpflanzenerde, mittels eines über leitfähige Elektroden (4) durch die Erdkultur (3) getriebenen Wechselstromes (5) und eines Thermistors (6) den Leitwert temperaturbezogen zu messen, dadurch gekennzeichnet, dass der in der Erdkultur (3) erzeugte Wechselspannungsabfall (8) an den Elektroden (4) abgegriffen wird und zum Zwecke der temperaturbezogenen Messwertkorrektur über einen zum Messort thermisch gekoppelten Thermistor (6) an eine definierte Impedanz geführt wird, wodurch eine temperatur- und leitwertbezogene Messwertgrösse dargestellt wird, die näherungsweise umgekehrt proportional zur relativen Feuchte in der Erdkultur in einem bestimmten Verhältnis steht.
  2. Verfahren und Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die freie Wahl der Impedanz (9), die in Reihe zum Thermistor (6) geschaltet ist, der Kennlinienverlauf für die Feuchtigkeitsmessung in einer bestimmten Erdkultur für den Arbeitstemperaturbereich von 0°C bis Zimmertemperatur temperaturkompensiert, temperaturüberkompensiert bzw. temperaturkorrigiert programmiert wird.
  3. Verfahren und Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zur temperaturüberkompensierten Messung der relativen Feuchte in einer elektronischen Erdfeuchtesteuerung verwendet wird, um eine stufenlose Absenkung der relativen Feuchte für den Arbeitstemperaturbereich von Zimmertemperatur bis 0°C bedarfsgerecht für eine bestimmte Bewachsung in der Erdkultur (3) zu regeln bzw. anzuzeigen.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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