V KAITRADE spol. s r.o. a HOLAB spol. s r.o. (Holab = naše servisní organizace) se zabýváme technologiemi a zařízeními pro simulaci vlivu okolního prostředí. Proto je pro nás každodenní výzvou potřeba našich klientů při testování výrobků za klimatických podmínek zohledňvat vlhkost vzduchu a precizně ji řídit. S novou generací klimatických komor ClimeEvent C2 od Weisstechnik, je tento úkol opět snažší.
Na začátek si vysvětlíme dva pojmy, kterými jsou: Relativní (poměrná) vlhkost vzduchu a Absolutní vlhkost vzduchu. Začneme tou první.
Relativní (poměrná) vlhkost vzduchu
Relativní vlhkost vzduchu udává poměr mezi aktuálním množstvím vodních par ve vzduchu a množstvím par, které by měl vzduch o stejném tlaku a teplotě při svém plném nasycení. Tento poměr se udává v procentech (%). Relativní vlhkost se též někdy označuje jako poměrná vlhkost. Vzhledem k tomu, že množství par závisí především na teplotě vzduchu, mění se relativní vlhkost vzduchu s teplotou i přesto, že absolutní množství vodních par zůstává stejné.
Absolutní vlhkost vzduchu
Absolutní vlhkost vzduchu (též hustota vodní páry nebo měrná hmotnost vodní páry) vyjadřuje hmotnost vodní páry obsažené v jednotce objemu vzduchu. Vyjadřuje se nejčastěji v gramech vodní páry na metr krychlový vzduchu.
Proč je důležité regulovat absolutní vlhkost při testování?
Při testování v klimatických komorách mohou vznikat nepřesnosti v řízení relativní vlhkosti spojené s cyklickou změnou teploty při standardním postupu testování. Proto je nutná optimalizace přesnosti regulace a přechodného chování relativní vlhkosti. Toho je u nových klimatických komor ClimeEvent C2 dosaženo zvolením typu regulace absolutního obsahu vody ve zkušebním prostoru.
Řízení absolutní vlhkosti u klimatických komor ClimeEvent C2.
V automobilovém průmyslu a v odvětví elektroniky (eletrotechniky) existuje mnoho zavedených testovacích postupů pro zajištění dlouhodobé funkčnosti výrobků a materiálů v prostředí vysoké relativní vlhkosti vzduchu. Často se tak setkáváme s testováním vlivu okolního prostředí dle norem DIN EN 60068-2-30 a DIN EN 60068-2-38.
Zkouška dle normy DIN EN 60068-2-30 slouží k posouzení vhodnosti elektronických výrobků (pro provoz i skladování) při vysoké relativní vlhkosti vzduchu ve spojení s cyklickou změnou teploty. K tomuto účelu se používá testovací teplotní cyklus, který musí být udržen při vysoké relativní vlhkosti po dobu 24 hodin. Jako příklad je na obrázku část zmíněné normy, s požadavky na teplotu vzduchu [°C] a relativní vlhkost [% r.v.]
Oblasti zkušebního cyklu, které jsou zvláště kritické pro vlhkost vzduchu, jsou teplotní rampy označeny na obrázku a) a b). Oba tyto přechody zmíníme ještě níže v článku.
O co se tedy jedná? Na 2. obrázku níže je vidět výtah zkušebního testu dle normy DIN EN 60068-2-30. Pokud pozorujeme dvě kritické oblasti kontroly a) a b) během testovacího cyklu, lze vidět přechodné chování relativní vlhkosti směrem k cílové hodnotě.
Toto přechodné chování je způsobeno fyzikou vlhkého vzduchu na základě regulace relativní vlhkosti. Pro regulaci relativní vlhkosti reaguje testovací komora změnou rosného bodu. Regulovaná veličina „vlhkost“ je tedy funkcí regulované veličiny „teplota“. V bodě a) začíná teplota stoupat, rosný bod zůstává nezměněn a relativní vlhkost klesá. Výsledkem je, že zkušební komora reaguje zvlhčováním. Se stoupající teplotou, a s tím spojeným zvlhčováním, se relativní vlhkost zvyšuje. V důsledku toho reaguje zkušební komora odvlhčením. Jde o iterativní proces, který je do značné míry závislý na rychlosti změny teploty. Totéž platí pro bod b) v obrácené formě.
(Modrá křivka = relativní vlhkost; Červená křivka = teplota vzduchu) I přes dodržení normami povolených odchylek je na obrázku 2. vidět, že relativní vlhkost se postupně ustálí na cílově hodnotě.
Jak je preciznější průběh dosažen s klimatickými komorami ClimeEvent 2?
Cílem naší snahy je přizpůsobit řízení vlhkosti pro klimatické testovací komory Weisstechnik tak, aby bylo dosaženo kvalitativního zlepšení přesnosti vlhkosti a přechodového chování. Teoreticky lze jako regulované veličiny použít jak teplotu, tak relativní vlhkost. Myšlenka a cíl u nové generace (ClimeEvent C2) je kontrola absolutního obsahu vody ve zkušebním prostoru.
Z fyzikálních důvodů se může teplota a relativní vlhkost v různých místech zkušební komory mírně lišit. Ve zkušebním prostoru je však pouze jedno absolutní množství vody. Tento absolutní obsah vody je také pevnou hodnotou v měnícím se klimatu.
Na obrázku 4 je vidět, že absolutní obsah vody ve zkušebním prostoru klesá, ikdyž relativní vlhkost stoupá. Zkušební komora by zpočátku zvlhla, ale skutečné množství vody ve zkušební komoře se snižuje. Správným kontrolním krokem je tedy zahájení odvlhčování.
Zde přichází na řadu nová regulace absolutní vlhkosti nové generace klimatických komor ClimeEvent C2. Regulací absolutního množství vody již není relativní vlhkost závislá na regulaci teploty. Tímto způsobem se regulační smyčka se dvěma proměnnými stane regulační smyčkou pouze s jednou proměnnou.
Obrázek 5 ukazuje přímé srovnání dvou typů regulací (starší a nová generace klimatických komor ClimeEvent). Díky regulaci absolutní vlhkosti je přesnost regulace výrazně zvýšena a přechodové amplitudy jsou téměř eliminovány. V budoucnu tato inovace zajistí přesnější a reprodukovatelnější výsledky testů s klimatickými testovacími komorami Weisstechnik.
V případě dotazů nás prosím kontaktujte.
