lunes, diciembre 02, 2013

Herramientas: Cámara climática (I)

Hace tiempo tuve la oportunidad de trabajar con una cámara climática y me quedó el gusanillo de hacerme una sencilla.

En una cámara climática profesional se pueden controlar la temperatura, humedad, presión, tipo e intensidad de radiación lumínica, e incluso se pueden crear atmósferas especiales (gases corrosivos, saturadas de humedad, ambientes salinos, etc.). Algunas ocupan una habitación entera (o incluso más) y otras pueden ser del tamaño de un horno de cocina.

Mi idea no es hacer algo tan complejo (ni tan grande), sino algo sencillo que pueda utilizar para comprobar mis placas en condiciones de temperatura y presión "extremas", incluso se podría añadir radiación lumínica mediante LEDs (desde IR a UVA).

Tengo por casa con dos latas de leche en polvo que encajan casi perfectamente para realizar este proyecto:
Las dos latas encajando
Evidentemente no podré meter un equipo grande completo pero sí la mayoría de PCBs que hago, ¡y cabe una lata de refrescos! (¿alguien dijo CANSAT?).

Quiero controlar:
  1. Temperatura (importante)
  2. Presión (secundario)
  3. Humedad relativa (controlarla sería muy difícil me conformo con medirla.
  4. Radiación lumínica

Tengo un posible diseño para realizar la cámara climática, se basa en el control de una célula Peltier para calentar o enfriar el interior (perdonad por lo cutre del dibujo):
Cámara climática: esquema de montaje
Cámara climática: esquema de montaje
En rojo la peltier pegada por un lado (cara caliente) a la lata interior y por el otro (cara fría) al disipador; este pegado a un ventilador que extraiga el aire (flujo de aire en azul). Entre latas tendremos un aislante térmico para evitar que las variaciones de temperatura externas influyan en la lata interna. Se conecta esta con una bomba de vacío mediante una válvula de aire. Por último, en lila el sistema de iluminación compuesto por varios LEDs de distintos colores (desde UVA hasta IR cercano) aprovechando el hecho que las tapas de las latas son translúcidas.

Como se puede ver, el calentamiento o enfriamiento se realiza en la lata interior (aprovechando el hecho que es metálica), lo que implica que no es necesario que haya un flujo de aire interior funcionando, por lo que se puede aplicar la bomba de vacío. El inconveniente de esto es que necesita más tiempo para alcanzar las temperaturas deseadas en el interior.

El hecho de utilizar una célula Peltier también nos implica que podemos hacer un control de temperatura muy sencillo y compacto, lo malo es que una de estas consume unos 70W de potencia (el modelo que he comprado yo, aunque las hay que consumen bastante más) y tendremos que estar refrigerando la cara caliente constantemente para mantener la temperatura.
Disipador, Peltier y ventilador

El siguiente paso será crear un controlador de la célula, que deberá soportar las siguientes características:
  • Control de tensión/corriente para la célula Peltier. En definitiva es construir una fuente conmutada regulable de 0-7A y 70W (mín) 
  • Fuente de tensión constante (12V) para el ventilador.
  • Realimentación del lazo mediante sensores de temperatura.
  • Visualización de los parámetros: temperatura interior, temperatura exterior, temperaturas de funcionamiento de la Peltier (ambas caras), tensión y corriente (potencia) consumida, etc.

Por otro lado se podría poner una válvula para poder conectar una bomba de vacío (aunque creo que las latas no están muy preparadas para ello) y poder controlar la presión interna (0-1 atm), pero eso ya lo veré con el tiempo, así como las opciones de iluminación.

S2

Ranganok Schahzaman

No hay comentarios: