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4.4.22 Baucontainer entfeuchten

Erstellt ab 01.05.2016

Jeder Bauunternehmer wird ein Lied davon singen können, dass die blechernen Bau-Container von innen schwitzen und dieses Schwitzwasser dann z.B. den eingelagerten Zement zu wohlgeformten, massiven Klötzen von je 25 Kilogramm werden lässt.

Viele Zeitgenossen versuchen dann, eine einfache Lüftung in Form eines Badezimmerlüfters anzubauen. Manche Leute machen sich richtig Gedanken und kaufen einen solchen Lüfter mit einem Hygrostat, was den Lüfter bei erhöhter Luftfeuchte einschaltet.

Beide Versionen werden aber leider den Bauunternehmer enttäuschen.
Aus diesem einfachen Grund:

Sie funktionieren nicht gut.

Also habe ich mir in diesem Artikel vorgenommen, ein etwas älteres System auf die Luftentfeuchtung "umzumünzen" und auch ein paar Versuche dazu zu machen, ob denn meine Idee funktioniert.
Eines sei einmal vorangestellt:

Ich weiß zum jetztigen Zeitpunkt auch noch nicht, ob alles klappt.

Also seid (wie ich) gespannt auf eine (so hoffe ich) interessante Lösung, die zwar im Grunde nicht neu ist, aber für diesen Anwendungsfall vielleicht besser funktioniert, als die oben beschriebenen Möglichkeiten.

12.10.2016 ==>

Heute beschäftigte ich mich mit einem Übersichtsplan, der erst einmal visualisieren soll, wie die Entfeuchtungseinrichtung arbeiten soll. Diese Grafik besteht aus einem Koordinatensystem mit

  • X= Zeit (z.B.Tage)
  • Y = Luftfeuchte (z.B. %)

und zwei Graphen darin.

Der orangene Graph stellt die Wetterlage (Luftfeuchte) außerhalb des Baucontainers dar und der blaue Graph demonstriert, wie sich die Luftfeuchte innerhalb des Containers ändern könnte, wenn alles klappt:



Ich habe auch einmal die Bemaßungsfunktion des guten SPlan 7.0 "missbraucht", um damit anzuzeigen, wann der Lüfter laufen soll, und wann er im Stillstand ist. Dies sieht man an der Beschriftung "ON" und "OFF".

Wie du aus der Grafik entnehmen kannst, soll der Lüfter also immer nur dann laufen, wenn es außerhalb des Baucontainers trockener als im Inneren ist. In diesen Phasen soll dann also schlicht trockenere Luft in den Container befördert werden, bzw. halt die feuchtere Luft des Containers nach außen geblasen werden.

Ich finde, das ist eine recht "gewitzte" Technologie und der Begriff "Feuchtedifferenzschalter" entsteht also aus dem Umstand heraus, dass der Lüfter nur dann läuft, wenn die Differenz

  • Außenfeuchte - Innenfeuchte < Null --- (Außenf. minus Innenf. kleiner Null)

oder anders herum

  • Innenfeuchte - Außenfeuchte > Null --- (Innenf. minus Außenf. größer Null)

ist.

Diese Differenz ließe sich ganz einfach mittels eines kleinen Mikrocontrollers wie die PICAXE bestimmen.
Bliebe nur noch die Frage:

"Wie bekomme ich die Feuchtemessungen in den Griff
und wie bekomme ich die gemessenen Werte in den µC ?"


17.11.2016:

In einer stillen Stunde habe ich mich hin gesetzt und ein
Blatt DIN A 3 Papier genommen, faltete es quer und meine Idee skizziert. Danach machte ich mir auf dem selben Blatt Gedanken zum Blockdiagramm der Verschaltung.

Hierauf folgte dan die grobe Skizze der Elektronik.

Abschließend machte ich noch einen Überblick über das µ-Controller-Programm.


Dann startete ich meinen PC, scannte alles ein und erstellte dieses PDF zum Thema:

Aber das genügt noch nicht, um ein Entlüftungsgerät erstellen zu können. Dazu sind noch weitere Versuche nötig. So z.B. eine Messreihe.

Ausgehend von dieser Schaltung:


Wir sehen einen Schmitt-Trigger CD4093, der als atabiler Multivibrator geschaltet ist. Diese Schaltung schwingt also, was sich durch blinken (C=100µF) oder durch flimmern (C=100nF) äußert.

Nun bin ich daran gegangen und habe den Potiwert P1 Messwert für Messwert erhöht und dann habe ich jeweils die Frequenz am zweiten Gatter des CD4093 gemessen.

Dabei kam folgende Kennlinie für ein 10k Poti und einen 100nF Kondensator heraus:


 

Wir sehen einen starken Knick in der Kennlinie, der an die Entadekurve eine Kondensators erinnert. Die beiden "beinahe-linearen" Teilstücke der Kennlinie können wir später zur Messwertweiterverarbeitung nutzen.

Nun können wir entweder das Poti oder den Kondensator gegen den Feuchtesensor austauschen und einen weiteren Versuch starten.

18.11.2016:

Dazu blätterte ich schon vor längerer Zeit den Conrad-Katalog durch und entschied mich für diesen Feuchtesensor:




Feuchtesensor HCZ-H8A(N) (Conrad-Katalog)

(Huuuh, gruselig, der Sensorname hört sich wie das Vogelgrippe-Virus an, was gerade mal wieder bei  uns in Niedersachsen grassiert "H8A(N)". Ich frage mich, warum die Hühner nicht geimpft werden können. "Lohnt nicht" wäre ja wohl kein Argument. Hmmm ... )

Aber zurück zum Sensor:

Obwohl dieser Sensor als ohm'scher Sensor arbeitet, musser mit Wechselspannung betrieben werden. Das geht aus dem Datenblatt hervor, wie auch diese Parameter:


  • Betriebsspannung möglichst nicht über 1 Volt
  • Betriebsfrequenz 100 Hz bis 1kHz
 

"Nun", so dachte ich bei mir, "das sieht ja ganz mach einer schmucken Schaltung mit einem CD4093 aus ! "

Was ich euch vorenthalten habe, ist die Tatsache, dass ich diese Vorgehensweise mit einem CD4093 natürlich akribisch geplant hatte und lange die verschiedenen Möglichkeiten abgewägt hatte. Schließlich kam ich zu dem Schuss, die gute alte "Schmitt-Trigger-Multivibrator-Schaltung" zu benutzen. Diese Überlegungen sind auch schon ein halbes Jahr alt.

Die eigentliche "Erfindung" der Entlüftung geschah also "amtlich" am 01.05.2016.
(Damit das mit dem Urheberrecht auch seine Richtigkeit hat.)


Wieder zurück zur Schaltung:

Damit kommen wir dann auch auf erfreulich wenige Bauteile, die da verbaut werden müssen:


 

"Wie Sie sehen, meine Herrn, habe ich das Potentiometer entfernt und den Sensor unter Berücksichtigung dessen Parameter als Reihenschaltung eines Vorwiderstandes und des Sensors selber in den mit Wechselstrom beaufschlagten Strompfad eingefügt, so dass die Rahmenbedingungen der Frequenzparametrierung eingehalten wurden.

19.11.2016:

Es ließ mir keine Ruhe, und da sich (wie zu erwarten war) keine Lady zum Kaffeetrinken gefunden hatte, habe ich weiter entwickelt und die Schaltung komplett an eine PICAXE 14M2 angeschlossen. Das Ergebnis war schon einmal sehr verblüffend funktionell.

Dieses Zeitdokument zeigt meinen Versuchsaufbau:




Nun frage ich mich aber gerade, ob die umständliche Beschaltung eines CD 4093 unbedingt sein muss  und ob man sich dieses IC auch noch sparen könnte.

Die verschiedenen Feuchtigkeitsstufen habe ich übrigens mit einer Tasse Kaffee (Wasserdampf) eingestellt und die Ergebnisse beobachtet.
Nun kann ich also daran gehen und versuchen, alles mit nur einer einzigen Platine zu erstellen.

Dazu habe ich diesen Schaltplan zugrunde gelegt:




Das dazu passende Picaxe-Programm ist (wie stets) sehr einfach gehalten:



01.01.2017

Heute möchte ich darüber referieren, dass es mit der Messung der reinen Feuchtigkeit nicht getan ist.

Es ist nämlich so, dass warme Luft viel mehr Wasser aufnehmen kann, als kalte Luft. Wenn es also draußen am Sensor trockener ist als im Sensor innen im Container, heißt das  noch gar nichts, denn die dann fälschlicherweise eingesaugte Luft ist dann vielleicht trotzdem noch mit zu viel Wasser gefüllt.

Dieses Wasser könnte dann im Inneren des kalten Containers kondensieren.

Und genau das wollen wir ja nicht ! 
Was wir also irgendwie bestimmen müssen, ist die relaive Luftfeuchtigkeit. Und das ist keine einfache Aufgabe. Wenn man nämlich zu diesem Thema in der Wikipedia und in Formelsammlungen blättert, kommen schon rechtumfangreiche Formeln ans Tageslicht.

Nun ist eine PICAXE aber leider nicht in der Lage, von Haus aus Gleitkommaberechnungen durchzuführen.

Wir müssen uns also mit einem (oder mehreren) Trick(s) behelfen.


Fortsetzung folgt.


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Stets trockenen Zement wünscht: 



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