Hallo, Frage an alle, die beruflich mit Klimaschränken / Environmental
Tests zu tun haben:
Ich möchte mir eine (sehr) kleine Klimakammer bauen, in der ich
Elektronikkomponenten überschaubarer Größe (bis ca. 300 x 300 x 300 mm)
selbst testen kann, im Prototypenlabor. Das ganze dient nicht der
endgültigen Zertifizierung, sondern es soll einmal als
Pre-Compliance-Test herhalten (haben ich so eine Chance), zum anderen
soll es als Hilfe dienen, garantierte Eigenschaften einer Komponente
festzulegen. Zum Beispiel die Genauigkeit eines Messwertes bei
verschiedenen Umgebungsbedingungen (schreibe ich +/- 1% in das
Datenblatt oder doch lieber +/- 2%).
Das Budget ist leider sehr, sehr begrenzt, Selbstbau mit möglichst viel
vorhandenem Material ist angesagt. Die Möglichkeiten der Werkstatt hier
sind aber ganz gut.
- eine gut isolierte Kammer ist vorhanden
- Feuchtigkeit und Temperatur MESSEN ist kein Problem
- eine Stellgröße "füttern" bekommen wir auch hin
- für Heizen und Kühlen haben wir schon ganz gute Ideen, die gerade
getestet werden
Allerdings fehlt im Moment noch der Geistesblitz, wie wir eine
definierte relative Luftfeuchtigkeit einstellen und halten können. Bei
unseren Tests typisch zu erreichende Werte sind 85 bis 95% rel. Feuchte.
Eine Idee war, einen Wasserkocher in die Kammer zu stellen, der die
Temperatur so anpasst, das gerade genug Wasser verdunstet. Dabei stellen
wir es uns aber schwierig vor, schnell genug zu messen und einen Regler
dafür auszulegen. Auch muss die angefeuchtete Luft gut umgewälzt werden,
damit etwas sinnvolles herauskommt. Ein normaler Ventilator hätte aber
auf Dauer bestimmt etwas gegen Wasserdampf...
Eine andere Idee war ein Druckkessel, der Wasser enthält und so beheizt
wird, das ständig ein gewisser Überdruck herrscht. Der wäre außerhalb
der Kammer. Über ein Magnetventil könnte man dosiert Wasserdampf in die
Kammer "pusten". Die bräuchte dann aber einen Druckausgleich.
Die nächste Frage ist: Wie bekommt man die Feuchtigkeit wieder raus? Von
außen mit Frischluft durchspülen und dagegen anheizen?
Ideen und Erfahrungen mit professioneller Technik werden gerne
entgegengenommen :)
Man misst per Salzlösungen, das ist hobbytauglich und billig.
http://www.d-r-h.de/hilfstabellen/klima_def_luftfeuchte.html
Du siehst, daß manche nicht mal eine genaue Temperatur brauchen.
Also besorge (über eBay) mal ein paar sinnvolle Salze.
Verstehe ich das richtig: Ich stell mir eine NaCl Loesung hin (ganz
gleich welche Konzentration) und dann stellt sich in der Luft druber
eine Luftfeuchtigkeit von 75% ein?
Viele Gruesse
Oliver schrieb:> Eine Idee war, einen Wasserkocher in die Kammer zu stellen, der die> Temperatur so anpasst, das gerade genug Wasser verdunstet.
Die Idee finde ich gar nicht so schlecht.
Das mit dem Salz ist zwar genauer, aber es ist im Alltag viel bequemer 2
Sollwerte einzustellen und der Rest geht automatisch. Auch Kurven fahren
etc. geht mit dem Salz nicht so einfach.
> Dabei stellen> wir es uns aber schwierig vor, schnell genug zu messen und einen Regler> dafür auszulegen.
Wie wolltest Du denn messen daß Dir das zu langsam wird? Ich würde z.B.
nen SHT25 vorschlagen:
http://www.sensirion.com/de/produkte/feuchte-und-temperatur/feuchtesensor-sht25/> Auch muss die angefeuchtete Luft gut umgewälzt werden,> damit etwas sinnvolles herauskommt. Ein normaler Ventilator hätte aber> auf Dauer bestimmt etwas gegen Wasserdampf...
Wenn Du mit dem Ventilator bläst und nicht saugst, bekommt der nur die
Soll-Feuchte im Raum ab, nicht den vollen Wasserdampf. PC-Ventilatoren
haben sich bei mir als recht robust rausgestellt.
> Die nächste Frage ist: Wie bekommt man die Feuchtigkeit wieder raus?
Genau wie ne Klimaanlage: Kühlen und abtropfen lassen. Wenn die
Kühlleistung so hoch ist daß es friert, kurz wieder anheizen, dann
tropft es ab. So machen es z.B. die Gefrierschränke mit Abtau-Automatik.
Für sowas ist ne Fläche mit Peltier-Elementen ganz praktisch.
Relative Luftfeuchte und Temperatur stehen in engem Zusammenhang. Der
Regler sollte den kennen und berücksichtigen. Muss man sich etwas
Gedanken machen wie man das am besten programmiert.
Oliver schrieb:> Ideen und Erfahrungen mit professioneller Technik werden gerne> entgegengenommen :)
In einer Richtung regeln ist einfach: man muss bloss Wasser verdunsten
bis die gewünschte Feuchte erreicht ist. Aber erstens darf dann die
Regelung nicht überschwingen und zweitens kann man prinzipiell keine
geringere Feuchtigkeit als in der Umgebung einstellen. So wie man mit
einer Nur-Heizung auch nur Temperaturen über der Umgebung regeln kann.
Die Feuchtigkeit herunterzukriegen ist viel schwieriger: üblicherweise
kühlt man die Luft mit einem Klimagerät ab, so dass das Wasser
kondensiert. Es gibt auch Lufttrockner für Druckluftanlagen, die mit
chemischen Kreisprozessen arbeiten (und Taupunkte bis -60 C erzielen),
aber das ist technisch noch aufwendiger, braucht aber weniger Energie.
Wir hatten eine Klimanlage für Temperatur und Feuchtigkeit in der
Leiterplattenfertigung, die hat zuerst die Zuluft konvetionell gekühlt,
bis kaum Wasser drin war, und dann mit Verdampfern (so etwa 30 kW) die
Feuchtigkeit auf den gewünschten Wert gebracht. Sowas kostet aber rund 1
Mio und verbrät unglaubliche Mengen Energie.
Es ist natürlich viel einfacher, Umgebungsluft reinzublasen, aber dann
kommt man eben nicht unter die umgebende Luftfeuchte.
Gruss Reinhard
>Die Feuchtigkeit herunterzukriegen ist viel schwieriger
El. Luftentfeuchter gibt es in jedem besseren Baumakt ab 100€, Frage ist
eher wie er sein doch recht kleines Volumem damit auf 1% wertstabil und
reproduzierbar halten kann.
Ich wuerd unten in der Messakammer eine offene Wasserflaeche haben, mit
einer Heizung. Eine Umluft braucht man sowieso. Bei einem besimmten
kontrollierten Frischluftanteil und eine gewissen Temperatur im Waaser
sollte man eine stabile Luftfeuchte erziehlen. Ich wuerd da mal eine
Woche lang messen und einstaellen, und nachher nur noch Steuern und
nicht mehr regeln.
All die Verfahren mit Wasservedunstung benötigen erst mal einen genauen
Sensor auf den man sich verlassen kann.
Das Salz-Verfahren benötigt so etwas nicht.
Köttermann hatte das mit einem beheizbaren Wasserreservoir, einer
Umwälzpumpe und einem Verdampfer (Blechplatte) gelöst. Das Wasser wird
über die Platte umgewälzt, dabei verdunstet je nach den herrschenden
Temperaturen ein gewisser Teil. Irgendwann hat man dann einen stabilen
Wert in der Prüfkammer. Die Temperatur des Reservoirs stellt man nach
einer Tabelle ein.
Mach es wie die Befeuchter für Beatmungsmaschinen auf der
Intensivstation: Luft durch Wasser blubbern lassen.
Wenn Du das Wasser auf ca. 90°C oder so aufheizt, dürftest Du über eine
kleine Aquarium-Luftpumpe schnell und präzise die gewünschte
Feuchtigkeit in die Kammer einblasen können.
Ultraschallvernebler lässt sich gut regeln. Der wird auch dazu benutzt
um in Räumen ein gesundes Klima zu erzeugen.Wenn sich der feine Nebel
zudem auf einer Heizplatte niederschlagen kann und verdunsten kann
schlägt man zwei fliegen (Temperatur und Luftfeuchte)mit einer Klappe.
> Der wird auch dazu benutzt um in Räumen ein gesundes Klima zu erzeugen
Prust.
Du meinst: Den Kalk des Wassers überall gleichmässig als Schmutzschicht
zu verteilen.
MaWin schrieb:> Du meinst: Den Kalk des Wassers überall gleichmässig als Schmutzschicht> zu verteilen.
Es ist egal, wie du die Feuchtigkeit in die Luft bringst, der Kalk
bleibt immer übrig.
Auf die Art musst du ihn wenigstens nicht aus dem Gerät entfernen :-)
Gruss Reinhard
> Es ist egal, wie du die Feuchtigkeit in die Luft bringst, der Kalk> bleibt immer übrig.
Bei Ultraschallverneblern: Nein, die ist dann auf den Möbeln. BTDT.
In unseren Schränken von Kendro (früher Heraeus, heute Thermo) sitzt ein
Verdampfer. Das ist ein isolierter Heizblock der intern auf ca. 500°
aufgeheizt ist. Mit einem Wasserbehälter und einem kleinen Ventil wird
durch die Schwerkraft Wasser in kleinen Portionen durch einen Schlauch
in den Verdampfer geleitet. Der Ausgang des Verdampfers wird per kleinem
Schlauch in den Probenraum geleitet. Damit kann ich problemlos 30-95rH
einstellen.
Die Firma Binder löst das anders. Auf dem Boden des Schrankes steht eine
große Schale mit Wasser. Durch die Wärme im Schrank stellt sich
automatisch die maximale Luftfeuchte für die entsprechende Temperatur
ein. Zusätzlich ist auf dem Boden eine kleine Schale angebracht. Unter
dem Edelstahlboden direkt unter der Schale ist die Isolierung ausgespart
und ein Lüfter eingesetzt. Je nach Lüfterdrehzahl kühlt der Boden der
Schale ab und es kondensiert ein Teil der Feuchtigkeit in der Schale. So
kann man die Feuchtigkeit auch relativ genau regeln.
Beide Schränke haben im Innenraum einen Lüfter zum Umwälzen der
Innenluft.
Torsten
Kommt darauf an, wie du "kleine Klimakammer" definierst. ICH würde mit
folgendem Ansatz einsteigen:
- Peltier-Elemente, die können heizen und kühlen, je nach Stromrichtung
und Intensität. Allerdings würde ich die nicht direkt in die Kammer
bauen, sondern in einem Kanal bzw. "Nebenraum" und per Lüfter eine
Umfuftfunktion realisieren.
- Ultraschall-Zerstäuber für den Wassergehalt
Rel. Luftfeuchte und Temperatur sind eng gekoppelt. Senbsoren dafür sind
kein Problem, die Regelungs-Hardware ist auch nicht der Hit, aaaber die
Regel-Strategie (Software-Problem) hats wirklich insich ...
Frank schrieb:> die Regelungs-Hardware ist auch nicht der Hit, aaaber die> Regel-Strategie (Software-Problem) hats wirklich insich ..
Einfach mit der absoluten Feuchtigkeit rechnen und diese auch regeln :)
Dafür reichen Druck und Temperatur, beide Werte sollten in einer
Klimakammer sowieso gemessen werden.
Die Messwerte für Temperatur, Druck und relative Feuchte ergeben bei
bekanntem Volumen die Masse des in der Kammer enthaltenen Wasserdampfes.
Der Sollwert wird auf die gleiche Weise ermittelt. Somit ist bekannt,
wieviel Wasserdampf zusätzlich in die Kammer eingebracht werden muss
bzw. wieviel herausgelüftet werden muss.
Die Auslegung des passenden Reglers dürfte sich wohl hauptsächlich nach
der Trägheit des Gesamtsystems richten - besonders die Messung ist recht
langsam.
Oliver schrieb:> Die Messwerte für Temperatur, Druck und relative Feuchte ergeben bei> bekanntem Volumen die Masse des in der Kammer enthaltenen Wasserdampfes.
Woher kennst Du das Luftvolumen in der Kammer? Wenn Dein Prüfling
drinsteht und der 3/4 des Volumens füllt sehen die Werte ein wenig
anders aus als wenn die Kammer leer ist...
Eine Winzigkammer...
Wasser mittels Wärme verdunsten und dann auch noch mit normalen
Temperaturen arbeiten... Hat die Quadratur des Kreises doch geklappt?
Feuchte mittels Salz reduzieren... Du brauchst für die Tests ganz schön
feucht bis reichlich trocken. Darüber hinaus nimmt Salz die Feuchte über
die Oberfläche auf, d.h. große Fläche - große Wirkung - kleine Fläche...
Also auch nix mit klein.
Natürlich kannst Du eine kleine Messkammer verwenden, aber für
definierte Verhältnisse brauchst Du Volumen möglichst in ausreichender
Bewegung, damit die Werte für Temperatur und Feuchte definiert
festgelegt und gemessen werden können. Durchmischung hat in diesen
Fällen noch nie geschadet. Also auch nix mit klein.
Ich würde ein abgeschlossenes Volumen mittels Ultraschallverdampfer (+)
oder Pelztierkühler (-) auf definierte Feuchte bringen. Dummerweise
wirken sich beide Verfahren auch auf die Temperatur aus. Anschließend
würde ich mich um Selbige kümmern.
Dabei kann ein Mikroprozessor sehr hilfreich sein, da die relative
Feuchte (Arbeitsfeuchte) stark von der Temperatur abhängt und man vorher
wissen muss wie sich die Feuchte mit der Temperatur verhält.
