Kalibrieren von Feuchtesensoren

Bei den im “Beelogger” verwendeten Sensoren DHT21 handelt es sich um kapazitive Sensoren, wie sie in modernen elektronische Absorptionshygrometer verwendet werden. Dieser Sensortyp nutzt eine hygroskopische Schicht als Dielektrikum zwischen den beiden Elektroden eines Kondensators. Durch die Absorption von Feuchte im Dielektrikum ändern sich dessen Eigenschaften und in Folge die elektrische Kapazität des Sensors.

Die Genauigkeit dieses Sensors wird vom Hersteller mit ±3% Punkten angegeben. In den Randbereichen kann es zu Abweichungen von 5% Punkten kommen. Bei einer Messung von 95% Luftfeuchte können nun in Wirklichkeit also 90-100% Luftfeuchte vorliegen.

Auch hochwertige Geräte (wie beispielsweise das Thermohygrometer Trotec T210) arbeiten mit diesem Sensortyp. Hier gibt der Hersteller eine etwas höhere Genauigkeit von  ±2% an, was an einer aufwendigeren Kalibrierung liegen dürfte.

Präzisere Messungen lassen sich nur mit aufwendigeren Verfahren umsetzen. Beim Taupunktspiegelhygrometer beispielsweise wird ein Spiegel soweit abgekühlt, bis sich die Luftfeuchtigkeit auf ihm niederschlägt. Mit einer Lichtquelle und einem Photosensor wird der Moment der Kondensation bestimmt. Solche Geräte sind viel größer, benötigen mehr Energie und sind vor allen extrem teuer. Ein Einsatz in Bienenbeuten ist kaum realisierbar.

Die Genauigkeit der DHT21 Sensoren lässt sich mit einem einfachen Versuchsaufbau überprüfen: Sie werden mit einzelnen gesättigten Salzlösungen in einem luftdicht verschlossenen Behälter platziert. Je nach verwendetem Salz stellt sich eine bestimmte Ausgleichs-Luftfeuchte im Behälter ein. Dieser Prozess wird beschleunigt durch einen kleinen Ventilator, der die Oberfläche der Salzlösung anbläst und die Luft im Behälter zirkulieren lässt. Je nach verwendetem Salz stellt sich die entsprechende Ausgleichs-Luftfeuchte nach 60-120min ein.

Im Programmcode des Beelogger Solar können einfach auf die gemessenen Werten die Offset-Werte addiert werden. Auf diese Weise lässt sich die Genauigkeit in dem zu erwartenden Messbereich erhöhen. Für Messungen in Bienenbeuten ist der Bereich zwischen 40 und 100% relevant.

Die Abweichungen der hier vorgestellten Sensoren betragen nach der Kalibrierung im relevanten Bereich maximal ±2%.