Manuelle Kalibrierung Temperatur und Luftfeuchte

brunner

Ich habe eine konstante Abweichung von Temperatur und Feuchtigkeit gegenüber einem Referenz-Sensor (SHT85). Daher will ich eine manuelle Kalibrierung von Temperatur und Feuchtigkeit durchführen. Bei der Temperatur geht dies, bei der Feuchtigkeit aber nicht.
Erste Frage: Warum kann die Feuchtigkeit nicht manuell kalibriert werden?

Die Temperatur habe ich um rund 1 Grad korrigiert. Dabei hat sich die Feuchtigkeit um rund 5% reduziert (Differenz zum Referenzwert etwa halbiert), während der Taupunkt unverändert blieb.
Frage zwei: Warum verändert sich die Feuchtigkeit wenn die Temperatur manuell korrigiert wird, während der Taupunkt gleich bleibt? Intuitiv sollte es gerade umgekehrt sein, die Feuchtigkeit bleibt gleich und der Taupunkt ändert sich.

Gruss
Armin

Micha

Die relative Luftfeuchtigkeit wird berechnet aus der absoluten Luftfeuchtigkeit und der Temperatur. Deshalb macht es wenig Sinn, die relative Luftfeuchtigkeit zu kalibrieren.
Wird die Temperatur durch Kalibrierung geändert, dann ändert sich zwangsweise die relative Luftfeuchtigkeit.
Die absolute Luftfeuchtigkeit lässt sich aktuell aber auch nicht kalibrieren. Ich meine mich zu erinnern, dass dies mal über die App funktionierte. Auch in der technischen Doku finde ich aktuell keinen Hinweis darauf, wie die absolute Luftfeuchte kalibriert werden kann. Wieso? kein Ahnung

Allerdings ist der verwendete Sensor für Temperatur und Luftfeuchte recht genau. Lediglich die vom airQ selbst erzeugte Abwärme verfälscht die Temperatur, d.h. hier ist immer eine Kalibrierung nötig, die werksseitig bereits vorgenommen wird. Ich musste jedoch auch diese Kalibrierung anpassen. Meiner Meinung nach sollte also nach exakter Kalibrierung der Temperatur auch die relative Luftfeuchtigkeit ziemlich exakt sein.

Siehe auch https://forum.air-q.com/topic/112/gelöst-temperatur-luftfeuchtigkeit-stimmen-nicht

Was mir auch aufgefallen ist:
Ich verwende noch einige selbstgebaute Sensoren auf Basis des Sensors DHT22, der auch recht genau sein soll. Mir fiel auf, dass selbst geringe Standort-Änderungen von 1 m zu Temperaturänderungen führte - beim airQ und auch beim DHT22. Ich erkläre mir das mit den individuellen Luftströmungen in jedem Raum. Stehen bei mir airQ und DHT22 dicht beieinander, dann stimmen die gemessenen Werte überein.

brunner

Hallo @Micha
der im Air-Q verwendete Sensor TI HDC1080 (https://www.ti.com/lit/ds/symlink/hdc1080.pdf) misst Temperatur und relative Feuchtigkeit. Absolute Feuchtigkeit und Taupunkt werden berechnet. Daher verstehe ich nicht, warum die relative Feuchtigkeit sich ändert, wenn ich die Temperatur korrigiere. Auch eine manuelle Kalibrierung der relativen Feuchtigkeit würde aus meiner Sicht Sinn machen.

Mit dem DHT22 bin ich auch am Experimentieren, mit sehr gemischten Resultaten. Gemäss Datenblatt (https://www.mouser.com/datasheet/2/737/dht-932870.pdf) ist der HDC1080 genauer. Die besten Erfahrungen und am meisten Vertrauen habe ich in den Sensirion SHT85 (https://sensirion.com/media/documents/4B40CEF3/61642381/Sensirion_Humidity_Sensors_SHT85_Datasheet.pdf). Daher verwende ich diesen als "Referenz".

Ich habe auch irritierende Ergebnisse bei Vergleichsmessungen zwischen Sensoren die nahe beieinander sind. Je nachdem ob die Sensoren aktiv angeblasen werden oder nicht. Jedenfalls ist Messen (auf Amateur/Semi-Profi Niveau) nicht einfach. Man weiss nie so recht was man genau misst!

Gruss
Armin

Micha

Hallo @brunner,

in der technische Dokumention des airQ steht:
"Die Kalibrierung der relativen Luftfeuchtigkeit hängt an diesem Wert. Die relative Luftfeuchtigkeit wird aus der absoluten Luftfeuchtigkeit mit dem kalibrierten Temperaturwert berechnet. Ist die Temperatur falsch kalibriert, zeigt auch die relative Luftfeuchtigkeit fehlerhafte Werte."

Was auch sein könnte:
Wenn ich einen Sensor habe, der mir Temperatur und relative Luftfeuchtigkeit liefert, aber keine absolute Luftfeuchtigkeit und ich diesen Sensor programmatisch (nicht im Sensor) kalibrieren möchte, dann rechne ich natürlich die absolute Luftfeuchtigkeit auf Basis der gelieferten Sensordaten aus, wende dann die Kalibrierungsdaten an, und berechne daraus wiederum die relative Luftfeuchte. Das würde dann zumindest den Widerspruch zwischen technischer Doku des airQ und des SHT85 erklären.

@Mario-air-Q: Vielleicht könnt Ihr das mal klären.

brunner

Hallo @Micha, @Daniel-air-Q
Ich verstehe nun den Algorithmus. Ist schlau, aber hat aus meiner Sicht das Problem, dass der Messwert für die relative Feuchtigkeit aus dem Sensor als "richtig" angenommen wird. Dieser kann aber einen Offset haben. Gemäss Datenblatt hat der HDC1080 bei 0° und 80% Feuchte (Outdoor) einen Fehler von +/- 0.25° und +/- 4% Feuchte.
Wenn nun der Sensor einen systematischen Offset in der Feuchte hat, dann kann dies nicht korrigiert werden und auch der errechnete Taupunkt stimmt dann nicht.

Meiner Meinung nach ist der Weg für die Temperatur-Kompensation wohl richtig (wenn auch kompliziert), aber es fehlt die Kalibrierungsmöglichkeit für die relative Feuchte. Dieser Korrektur-Offset müsste ganz am Schluss zur errechneten relativen Feuchte addiert werden. Ebenfalls müsste dann der angezeigte Taupunkt aus den End-Werten für Temperatur und Feuchte errechnet werden.

Gruss
Armin

Mario [air-Q]

Hallo @Micha @brunner
Der von unser verwendete HDC1080 von TI misst beides (wie oben beschrieben). In der Praxis funktioniert das so, dass der air-Q die Temperatur und Feuchte im Gehäuse-Inneren erfasst. Da der Gehäuse und die Platine aber einen Offset (Gehäuse dämmt; Platine und Co heizen) erzeugen, wird ein fester Faktor verwendet um die Temperatur zu korrigieren. Mittels mathematischer Formel wurde zuvor der Wert für die Relative Feuchte (dieser wurde ja für die Temperatur im Gehäuseinneren korrekt erfasst) in Absolute Feuchte umgerechnet (die ja Temperaturunabhängig und überall im Raum gleich ist) und wird dann wieder in die Relative Feuchte bei anderer Temperatur umgerechnet.

Der Taupunkt ist vollkommen unabhängig von der Temperatur bei konstanter absoluter Feuchte, muss also bei Kalibrierung der Temperatur unverändert bleiben.

Es gibt einen bekannten Schwachpunkt: vermutlich ist der Offset den wir werksseitig einstellen in der Praxis nicht linear über den gesamten Temperaturbereich und vor allem bei schnellen Temperaturänderungen nicht korrekt.

Dass der Standort die Temperatur beeinflusst erklären wir vor allem mit der Strahlungstemperatur. Der Sensor misst zwar die Luft, aber erfasst natürlich auch die Wärmestrahlung, die überall im Raum leicht anders sein kann zb aufgründ von Untergrund, Wand und anderen Wärmequellen. Da andere Sensoren oft freiliegen oder ein anders reagierendes Gehäuse haben, können hier schnell andere Werte herauskommen. Dabei ist nichtmal genau klar, welche Werte "korrekt" sind.

brunner

Hallo @Mario-air-Q

Es gibt einen zweiten Schwachpunkt:
Der Temperatur-Kompensations-Algorithmus habe ich (zumindest in den Grundzügen) verstanden. Die errechneten Werte für abs. Feuchte (und Taupunkt) ist abhängig vom gemessenen Wert von Temperatur und rel. Feuchte. Aus dieser abs. Feuchte (wäre auch aus dem Taupunkt möglich) wird mit der korrigierten Temperatur die korrigierte rel. Feuchte errechnet. In diesem Prozess wird ein Temperatur-Offset korrigiert, jedoch nicht ein Offset des Feuchte-Sensors.

Warum ich darauf herumreite: Ich bin am Planen einer Taupunktlüftung für die Kellerräume. Dazu muss ich den Taupunkt innen und aussen innerhalb von etwa +/- 1° genau messen. Für den Aussentaupunkt wollte ich den vorhanden Air-Q (im Wetterhaus im Garten) verwenden. Für den Innentaupunkt bin ich am Experimentieren mit SHT85 und DHT22. Beim Taupunkt sehe beim Air-Q einen systematischen Fehler von 1.5°, den ich mit der manuellen Temperatur-Korrektur nur auf rund 1° reduzieren kann. Es fehlt mir eine manuelle Kalibrierung der rel. Feuchte.

Gruss
Armin

Mario [air-Q]

@brunner Mir ist noch nicht klar warum die abs LF im Gehäuseinneren anders sein sollte als außerhalb des air-Q Gehäuses. Das wäre nämlich der fall wenn man die rel LF separat kalibrieren würde.
Ist der Sensor von Sensirion in einem Gehäuse verbaut? Das kann einen erheblichen Unterschied machen in der Temperaturmessung. Sie können ja einmal testweise ein Gehäuse drumbauen oder entfernen. Das kann den Unterschied ohne weiteres erklären. DENN: Die rel Feuchte, die der Sensor misst bleibt ja konstant, aber die Temperatur kann sehr unterschiedlich sein.
Es ist für mich gar nicht klar, dass der air-Q hier falsch misst. Streng genommen gibt es kein richtig oder falsch, da man Wärmequellen gar nicht ausschliessen kann.
gern mal das Extrem probieren: in die nähe einer Wärmestrahlungsquelle stellen. Ich würde meinen, dass die Sensoren dann eine andere ABSOLUTE Feuchte ausrechnen lassen, obwohl das nicht sein kann.

Micha

@Mario-air-Q: Wieso kann man im airQ die abs. LF nicht kalibrieren?

@brunner: Eine Kalibrierungsmöglichkeit der abs. LF würde Dir doch auch helfen? bzw. wenn Du eh eine spezielle Taupunkt-Steuerung bauen willst, kannst Du doch jede Art von "Kalibrierung" außerhalb des airQ's machen - ok vielleicht nicht schön, aber es löst das Problem.

Mario [air-Q]

@Micha gute Frage. Ich schätze, dass wir glauben, dass der Sensor von TI so gut ist, dass das nicht nötig ist. letztlich könnte man das aber jedem selbst überlassen... ich kläre das mal.