Absolutní vlhkost vzduchu vyjadřuje hmotnost vodní páry obsažené v jednotce objemu vzduchu při určité teplotě. Vzhledem k tomu, že teplý vzduch může absorbovat více vlhkosti než studený vzduch, absolutní vlhkost je vyšší například v létě než v zimě.
Proč používáme řízení pomocí absolutní vlhkosti?
Hlavním důvodem jsou vyskytující se nepřesnosti v regulaci relativní vlhkosti během cyklických změn teploty ve standardních zkušebních postupech.
Řízením pomocí absolutní vlhkosti optimalizujeme přesnost regulace a přechodovou odezvu relativní vlhkosti.
Potřebujeme k tomu elektronicky upravené ovládání pro řízení absolutního obsahu vody ve zkušebním prostoru.
Jakých norem se řízení pomocí absolutní vlhkosti týká?
V elektronickém a automobilovém průmyslu se používá mnoho zavedených zkušebních postupů pro zajištění funkčnosti různých součástek při vysoké relativní vlhkosti. Často mezi ně patří střídavé klimatické zkoušky dle DIN EN 60068-2-30 a DIN EN 60068-2-38. Zkouška dle DIN EN 60068-2-30 se používá k posouzení vhodnosti elektronických výrobků pro provoz i skladování při vysoké relativní vlhkosti ve spojení s cyklickými změnami teploty. To vyžaduje, aby byl teplotní cyklus udržován při vysoké relativní vlhkosti po dobu 24 hodin. Obrázek č. 1 vpravo například znázorňuje výňatek z normy s požadavky na teplotu vzduchu ve °C a relativní vlhkost v %. Oblasti zkušebního cyklu, které jsou zvláště kritické pro vlhkost, jsou teplotní rampy označené na Obrázku č. 1 písmeny a) a b). Tyto dva přechody budou podrobněji prozkoumány později.
Přechodná odezva relativní vlhkosti vůči cílové hodnotě
Na Obrázku č. 2 vlevo můžete vidět výňatek z průběhu zkoušky dle DIN EN 60068-2-30. Podíváme-li se na dva kritické rozsahy pro řízení a) a b) ve zkušebním cyklu, lze pozorovat přechodnou odezvu relativní vlhkosti vůči cílové hodnotě. Tato přechodná odezva je způsobena fyzikou vlhkého vzduchu založenou na regulaci relativní vlhkosti. Za účelem regulace relativní vlhkosti zkušební komora zpočátku reaguje na změnu rosného bodu. Řízená veličina “vlhkost” je tedy součástí řízené veličiny “teplota”. V bodě a) začne teplota stoupat, rosný bod zůstává nezměněn a relativní vlhkost klesá. Výsledkem je, že zkušební komora reaguje zvlhčováním. Jak teplota stále stoupá a iniciuje se zvlhčování, relativní vlhkost se zvyšuje. Výsledkem je, že zkušební komora nyní reaguje odvlhčováním. Je vytvořen opakovací proces, který je významně závislý na rychlosti změny teploty. Totéž platí pro bod b), obráceně. Navzdory dodržení povolených odchylek v souladu s normou, Obrázek č. 2 ukazuje, že se relativní vlhkost stabilizuje na cílové hodnotě.
Inovace pro zlepšení přesnosti vlhkosti a přechodové odezvy
Cílem je přizpůsobit regulaci vlhkosti klimatických zkušebních komor společnosti weisstechnik tak, aby bylo dosaženo kvalitativního zlepšení přesnosti vlhkosti a přechodové odezvy. Teoreticky lze jako kontrolní proměnné použít jak teplotu, tak relativní vlhkost.
Úvaha: Řízení prostřednictvím absolutního obsahu vody ve zkušebním prostoru.
V různých bodech zkušebního prostoru se teplota a relativní vlhkost mohou z fyzikálních důvodů mírně lišit. Ve zkušebním prostoru je však pouze jedno množství absolutního obsahu vody (viz Obrázek č. 3 vpravo). Tento absolutní obsah vody je také pevnou hodnotou pro měnící se klima.
To je znázorněno na Obrázku č. 4 vlevo. Zde je vidět, že absolutní obsah vody ve zkušebním prostoru klesá, i když relativní vlhkost se zvyšuje. Zkušební komora by zpočátku zvlhčovala, ale skutečné množství vody ve zkušební komoře se snižuje. Správným kontrolním opatřením je proto zahájení odvlhčování. Zde vstupuje do hry nová regulace absolutní vlhkosti. Použitím absolutního množství vody pro regulaci již relativní vlhkost není závislá na regulaci teploty. Tímto způsobem se regulační smyčka se dvěma proměnnými stává řídicí smyčkou s jednou proměnnou.
Na Obrázku č. 5 vpravo vidíte přímé srovnání těchto dvou typů ovládacích prvků. Při regulaci absolutní vlhkosti se výrazně zvyšuje přesnost regulace a přechodné amplitudy jsou téměř úplně vyloučeny. V budoucnu tato inovace zajistí ještě přesnější a reprodukovatelné výsledky zkoušek s klimatickými zkušebními komorami weisstechnik.
