Fuktkvotsstyrning till torkskåp

[RoPa]

Hej,

Till slut har detta projekt tagit steget upp ur komponentlådorna!

Länge var tanken att använda en PIC processor men sedan jag köpt en Arduino Uno på Kjell och upptäckt hur mycket färdig kod det fanns till den så bytte jag spår.
En 16x2 display inhandlades också och att få den att fungera var inte svårt.
Sedan tidigare fanns en RHT03 och några 18B20 liggandes.
I första steget så använde jag RHT03 och Arduinon för att bara logga temp och RH kurvan när skåpet kördes på termostat och timer. Två mätningar per minut lagrade som short int och 1KB EEPROM gav ca 2h mättid vilket räcker för en cykel.
Första vändan med en torkning

Kurva_1.jpg

Andra vändan med påfyllning under torkning

Kurva_2.jpg

Skalan är x10 på temp och RH.

För att få lite mer data kopplades ett SD kort in (fanns färdig kod för det med )
Mätningen utökades med en 18B20 för tilluften (den visade sig vara mycket varmare än frånluften).
För att detektera när skåpet är på opererades en 220V skarv kabel in i skåpet som driver en 6V "Vårta" kopplad till Arduinon på en pinne (via spänningsdelare).
"Prydligt installerat" i ett skåp, torkhängaren fick fungera som kabelstege
AV/PÅ = start/stop av loggning

Power_On_Detect.jpg

Tilluft

Temp_Sensor.jpg

Frånluft

Fukt_Temp_Sensor.jpg

Installation

SD_Logger.jpg

Nu ska det få gå någon tid och samla lite data medans styrprogramvara utvecklas och mekanisk lösning för styrenhet och manöverpanel väljs.
Jag förväntar mig att det ska gå att göra en uppskattning av "tid kvar" utifrån hur Temp kurvan först stiger (uppvärmning) och sedan hur RH kurvan sjunker.

[Wedge]

Spännande, har själv funderat på om inte det gamla torkskåpet därhemma skulle kunna förbättras.
Funderade på om en fläkt för utluften skulle kunna ge något kortare torktid. Om man då och då relativt snabbt kunde vädra ut en omgång fuktig luft och ersätta med torrare utan att sänka temperaturen på plaggen och skåpet alltför mycket.
En överbliven PC-fläkt på 120mm kanske överlever fukten tillräckligt länge för lite "proof of concept" !

[blueint]

Hur ska du byta luften utan att sänka temperaturen?

[Hedis]

Haha! Skoj att fler har tänkt samma tanke som mig!
Jag började fundera på detta för säkert ett år sedan, skaffade en DHT22 när jag ändå beställde lite grejer, sen har det bara legat på is tills jag fick köpt mig en raspberry pi.
Så in med givaren, confade upp loggning med publicering till Google drive o så i med tvätten o starta skåpet. (måste säga att det var nog enda gångerna det varit spännande att hänga tvätt )

tork.jpg

Så förstudien avklarad o visst skulle det vara fullt möjligt.

[Wedge]

Hur ska du byta luften utan att sänka temperaturen?

Det är där orden "alltför mycket" som jag skrev kommer in.
Men eftersom luft är mycket lättare att värma/kyla än en massa kilon våta plagg och torkskåp borde det gå rätt bra.
Jämför med att vädra på vintern.... man smyger inte, utan öppnar ordentligt och blåser ut den unkna luften snabbt. Sen stänger man, och möbler, väggar, golv, tak etc hinner inte bli genomkylda utan behåller större delen av den värmemängd de hade trots att man bytt ut en massa 20-gradig luft mot betydligt kallare.
Självklart kommer temperaturen i skåpet att sjunka.

Sen är det ju också så att tvätt torkar rätt bra utomhus även vid ganska låga temperaturer just på grund av att fuktig luft blåser bort. Att det är varmt i ett torkskåp eller torkrum skulle vara helt meningslöst om inte fukten tar vägen nånstans. Husets/torkskåpets förre ägare körde helt utan värmetillförsel och det fungerade säkert också, men jag tror det skulle gå att få bättre blås i utröret med en extra fläkt.

Blev det klarare nu?

[blueint]

Det var som jag tänkte då det lät som det bröt mot fysiken först
Även utan cirkulation skulle ett torkskåp fungera till viss del då värmen kommer att driva på en fördelning av fuktigheten mellan kläder och luft tills jämvikt uppnås. En stor kall vägg i torkskåpet där fuktighet kan kondensera ökar förstås hastigheten.

En alternativ fuktsensor är ett fuktig tygstycke vars kapacitans man mäter galvaniskt åtskilt. Är tygstycket torrt, så är också resterande tvätt det också.

@Hedis, skulle du kunna förklara skalorna, speciellt temperaturen och ange färgernas koppling?
(tiden saknas också)

adafruit.com/../DHT22.pdf

[Hedis]

Jag hade lite ont om tid igår när jag svarade.
Blå är temperatur.
Röd är luftfuktighet i %
HÄR har ni hela loggen så får ni gräva o studera så mycket som ni orkar.
Torkningen är nog körd med ett ganska fyllt torkskåp (modell urgammalt) på 500w om jag inte minns helt fel.

[spaderkung]

Även utan cirkulation skulle ett torkskåp fungera till viss del då värmen kommer att driva på en fördelning av fuktigheten mellan kläder och luft tills jämvikt uppnås.

Precis! Ibland glöms det att jämvikten är drivkraften. Utan värmetillförsel tas energin ifrån materialet, dvs kläderna kyls (jmf med att en hand med t-sprit på känns kall, kallare än om det varit vatten). Vill man växla snabbhet mot energibesparing är det bra fläkt utan värme som gäller.

[blueint]

Gjorde om tabellen lite (hh:mm:ss tid-ss temperatur fuktighet):

Kod: Markera allt

12:55:41     0  24.0 12.5
12:56:16    35  24.0 12.7
12:56:54    73  24.0 14.0
12:57:28   107  23.9 13.6
12:58:08   147  23.8 14.8
12:58:42   181  23.7 16.8
12:59:17   216  23.7 16.9
12:59:51   250  23.6 17.3
13:00:25   284  23.6 18.7
13:01:03   322  23.6 18.3
13:01:38   357  23.6 18.5
13:02:16   395  23.5 17.5
13:02:50   429  23.6 17.9
13:03:25   464  23.5 18.6
13:03:59   498  23.6 18.0
13:04:34   533  23.5 19.3
13:05:08   567  23.5 19.3
13:05:42   601  23.5 18.3
13:06:20   639  23.4 18.9
13:06:55   674  23.4 17.8
13:07:33   712  23.4 18.3
13:08:07   746  23.4 18.9
13:08:41   780  23.4 17.9
13:09:16   815  23.4 18.5
13:09:57   856  23.4 19.5
13:10:31   890  22.7 64.1
13:11:09   928  22.4 65.9
13:11:44   963  22.4 67.6
13:12:21  1000  22.5 69.6
13:12:56  1035  22.6 71.8
13:13:30  1069  22.8 71.8
13:14:05  1104  22.9 72.2
13:14:43  1142  23.2 73.3
13:15:17  1176  23.5 73.1
13:15:51  1210  23.7 72.8
13:16:26  1245  23.9 72.6
13:17:00  1279  24.1 72.2
13:17:35  1314  24.3 72.5
13:18:13  1352  24.5 72.3
13:18:47  1386  24.6 72.5
13:19:29  1428  24.8 72.2
13:20:11  1470  25.0 71.8
13:20:45  1504  25.3 71.2
13:21:19  1538  25.4 70.9
13:21:55  1574  25.6 70.4
13:22:30  1609  25.7 70.1
13:23:07  1646  25.8 70.5
13:23:49  1688  25.9 69.5
13:24:27  1726  26.1 70.4
13:25:05  1764  26.2 69.7
13:25:39  1798  26.3 69.3
13:26:13  1832  26.4 68.4
13:26:48  1867  26.5 67.4
13:27:23  1902  26.7 66.8
13:28:00  1939  26.8 67.2
13:28:36  1975  26.8 66.4
13:29:13  2012  26.9 66.5
13:29:48  2047  27.1 66.1
13:30:26  2085  27.1 65.2
13:31:00  2119  27.3 65.2
13:31:35  2154  27.4 64.8
13:32:09  2188  27.4 64.0
13:32:44  2223  27.6 63.1
13:33:18  2257  27.7 62.3
13:33:53  2292  27.8 62.9
13:34:27  2326  27.8 61.2
13:35:02  2361  27.9 60.4
13:35:36  2395  28.0 61.3
13:36:14  2433  28.1 59.0
13:36:49  2468  28.1 57.7
13:37:27  2506  28.2 57.9
13:38:01  2540  28.4 56.9
13:38:35  2574  28.4 56.8
13:39:10  2609  28.5 55.7
13:39:48  2647  28.6 54.9
13:40:22  2681  28.7 53.3
13:40:57  2716  28.8 53.5
13:41:31  2750  28.9 53.5
13:42:12  2791  29.1 51.5
13:42:47  2826  29.2 50.7
13:43:25  2864  29.3 50.1
13:44:03  2902  29.4 49.4
13:44:41  2940  29.6 48.0
13:45:19  2978  29.7 46.9
13:45:53  3012  29.8 46.1
13:46:28  3047  29.8 45.9
13:47:02  3081  30.0 45.0
13:47:37  3116  30.0 43.5
13:48:12  3151  30.2 42.4
13:48:46  3185  30.3 41.1
13:49:29  3228  30.4 39.6
13:50:04  3263  30.6 39.4
13:50:42  3301  30.7 38.7
13:51:16  3335  30.8 38.7
13:51:50  3369  31.0 37.9
13:52:25  3404  31.1 36.8
13:53:03  3442  31.2 35.3
13:53:38  3477  31.3 35.6
13:54:12  3511  31.4 34.9
13:54:47  3546  31.5 33.8
13:55:25  3584  31.7 32.9
13:55:59  3618  31.7 32.2
13:56:37  3656  32.0 31.1
13:57:12  3691  32.1 30.7
13:57:47  3726  32.3 29.8
13:58:24  3763  32.4 29.6
13:59:02  3801  32.6 28.7
13:59:37  3836  32.8 28.6
14:00:11  3870  32.9 27.8
14:00:53  3912  33.1 27.3
14:01:27  3946  33.2 26.7
14:02:01  3980  33.4 25.7
14:02:40  4019  33.6 25.3
14:03:18  4057  33.8 24.8
14:03:56  4095  33.9 24.1
14:04:30  4129  34.1 23.7
14:05:05  4164  34.3 23.6
14:05:40  4199  34.4 22.9
14:06:14  4233  34.4 22.7
14:06:48  4267  34.7 21.8
14:07:22  4301  35.1 21.7
14:07:57  4336  35.2 21.4
14:08:36  4375  35.3 20.6
14:09:14  4413  35.5 20.0
14:09:48  4447  35.7 19.8
14:10:23  4482  35.8 19.1
14:10:57  4516  36.1 18.7
14:11:31  4550  36.2 18.3
14:12:06  4585  36.2 18.3
14:12:40  4619  36.3 18.1
14:13:18  4657  36.4 17.6
14:13:53  4692  36.6 17.0
14:14:28  4727  36.6 16.9
14:15:02  4761  36.7 16.4
14:15:40  4799  36.9 16.1
14:16:14  4833  37.1 16.0
14:16:49  4868  37.0 16.1
14:17:23  4902  37.1 15.7
14:18:03  4942  37.4 15.2
14:18:37  4976  37.6 15.0
14:19:12  5011  37.7 14.6
14:19:47  5046  37.8 14.4
14:20:29  5088  37.8 14.0
14:21:07  5126  37.9 13.6
14:21:45  5164  38.0 13.9
14:22:20  5199  38.1 13.3
14:23:01  5240  38.1 12.9
14:23:36  5275  38.2 12.8
14:24:10  5309  38.4 12.6
14:24:45  5344  38.5 12.5
14:25:19  5378  38.7 12.2
14:25:54  5413  38.7 12.1
14:26:33  5452  38.8 11.9
14:27:07  5486  39.0 11.9
14:27:45  5524  39.1 11.7
14:28:20  5559  39.2 11.6
14:28:58  5597  39.2 11.3
14:29:33  5632  39.3 11.0
14:30:11  5670  39.3 10.8
14:30:46  5705  39.3 10.8
14:31:27  5746  39.5 10.6
14:32:05  5784  39.5 10.5
14:32:44  5823  39.6 10.2
14:33:22  5861  39.7  9.9
14:34:04  5903  39.8  9.9
14:34:42  5941  39.8  9.6
14:35:20  5979  39.5  9.7

[/size]
Lägger in den här så att den finns kvar när google-docs tappar bort datat.

89 minuter för att torka och relativt linjärt beroende frånsett när tvätten hängs in är det man kan dra som slutsats verkar det som.

[RoPa]

Här kommer mina slutsatser efter att ha samlat mycket data på hur torkcykler ser ut...
Kan avslöja resultatet direkt (men titta gärna på graferna nedan) och utifrån mina mätningar konstaterar jag att det inte går att avgöra när det kommer att vara torrt för ens väldigt nära inpå att det blir torrt. De tre graferna nedan visar att både temperatur, relativ och absolut fuktighet kan ha godtycklig utveckling under första delen av cykeln oavsett hur lång tid det tar till att det blir torrt.
Min slutsats är att kurvformen beror på vilken tvätt som hängs in, hur mycket och på vilket sätt den hängs samt mängden fukt i den.

Här kommer graferna:
Graf 1 - 3 visar tre olika cykker och graf 4 visar de tre cyklernas absoluta fukthalt. Tidsupplösning är 30 sek.

Serie 1.jpg

Serie 2.jpg

Serie 3.jpg

Serie 1 2 3.jpg

Den första datainsamlaren saknade display eller annan indikator och när jag skulle vittja den efter några månader upptäckte jag att den hade "hängt sig" efter tre cykler så det fick bli en "mkII" uppgraderad med skärm och lite dioder samt felhantering så den kunde skapa nya loggfiler på SD kortet vid omstart .
Totalt hängde den sig sedan 9 gånger och den längsta loggen blev på 23 cykler med som mest 526 mätpunkter (troligen fylldes skåpet på utan att det stoppades den gången).
Vad som jag märkte var att det var klart användbart att få en indikation av "torrhetsgraden" i skåpet då displayen på insamlaren visade temp in, temp ut och RH.
Så oavsett detta bakslag med estimering av tid så ska detta genomföras.

Mer kommer i nästa post

[RoPa]

Och här lite om den kommande styrningen...

Det ska sitta ett kort i toppen av skåpet där befintlig el och fläktpaket sitter. Jag räknar inte med att behöva kapsla det då utrymmet redan är petsäkrat och existerande el är dragen med enkelledare i oisolerade kabelskor.

Kortet har trafo för matning av elektroniken samt de reläer som styr fläkt (K1) och värmespiral 1 (K2) och 2 (K3).
Kopplingen är sådan att om reläet för fläkten bryts så bryts även värmespiralerna (typ bra idé).
På kortet sitter även en skruvplint för anslutning av givare. Se layout nedan.
Jag har använt ledningsbredd 2,54mm och isolationsavstånd 7,62mm. Från J1 till K2 kan det gå 10A så jag tror inte ledningsbredden räcker så jag tänker bygga på den med en solid kopparledare ovanpå ledningsbanan. Synpunkter mottages !

Dryer_pow_pcb.jpg

I en platslåda på fronten ska nästa kort sitta. På det monteras det tredje mindre kortet med fyra knappar samt en 16*2 display. Bestyckningen blir en ATMEGA328 med Arduino boat loader (Uno) med SD kort plats och serieport (för laddning av SW). "Tangentbordet" är "analogt" och lämnar 16 diskreta spänningar, för alla 16 kombinationer av knappar, vilket läses med AD ingång. Detta spar I/O pinnar på CPU.

Dryer_cpu_pcb.jpg

Ritning på lådan har jag bara på millimeterpapper

Funktioner blir start/stop, välj program (temp/tid), info (visar utökad information), set (ställer in parametrar per program som temp, tid och HR). Enheten ska logga om ett SD kort sitter i samt skicka state info och utökad info på serieporten.

Brister och eller förlag på förbättringar mottages tacksamt.

[blueint]

Om jag förstått torkskåpets funktion rätt så värmer den inluften och skickar sedan ut den något fuktigare. Ett alternativ är en värmepump med kallvägg på en sida och inblås av varmsidan på den andra. Så att värmen exciterar vattenmolekylerna som sedan kondenseras på kallväggen.

Kanske kan man mäta hur pass klar processen är genom att mäta kvoten i fukt mellan inblås och utblås?
(alternativt hur stort flöde som kondenseras per tidsenhet)

[RoPa]

@bluint, Det du avser är ett kondens torkskåp, finns inte så många sådana modeller att köpa. Kondens torktumlare finns det dock gott om, även sådana med värmepump.
Utifrån graferna kan man dra slutsatser om hur en kortare torktid skulle kunna uppnås och som du skriver så är tricket att få bort fukten ur torkluften genom kondensering.
Det traditionella torkskåpet bygger på uppvärmning och ventilation. Varm fuktig luft ventileras ut för att ta in sval fuktig luft som värms upp och då blir varm torr luft. Den varma torra luften sprutas in i skåpet och blir varm fuktig luft, etc, etc,
Eftersom inluftens fuktmängd sätter gränsen för hur torrt det kan bli (och även är så torrt man vill att de ska vara) så går det långsammare och långsammare att torka (mängden vattenånga som ventileras ut per tidsenhet sjunker över tiden).
I en kondensatorlösning använder man kondensatorns kylluft som in luft då den redan är förvärmd av kondensorn. Ut luften tas direkt från volymen och luften genom kondensatorn cirkuleras mot volymen. Det gör torkningen effektivare i första fasen men har marginell effekt när man närmar sig torrt, för att bli effektiv i andra fasen krävs en värmepump som kan sänka temperaturen under omgivningen och därmed tork luften ytterligare.

Vad gäller att detektera "färdig" är det att detektera när det inte kan bli torrare, vilket är när inluft = utluft i mängd vattenånga (absolut fuktighet). Då kan man antingen mäta fuktmängd i de två luftflödena som du föreslår eller så kan man titta på grafens lutning (planar ut när ut närmar sig in) och/eller på RH värdet kontra temp.
15% RH vid 50C är 12g/m2 vilket vid 20C är 70% och ett ok värde för "torrt".
Jag tänker implementera både lutningsdetektering och RH/temp detektering.

Det jag kommit fram till inte går att detektera är hur lång torktiden blir i förväg, inte ens efter 15 minuters drift kan man säga vad den totala tiden blir (tyvär). I en tumlare är det en annan sak för där varierar inte hur kläderna är arrangerade i torkvolymen (de tumlar liksom... ) och man kan prediktera torktiden utifrån uppvärmningstid och RH stegring.

Tack för inspelet!

[NULL]

Om man sköt tvätten med mikrovågor skulle man kunna ha kalla väggar där vattnet kondenserades...

[MiaM]

Intressant tråd.

Skulle man kunna korta av torktiden genom att köra nån slags "pulserande" cykler där man en stund värmer och låter luft cirkulera runt i skåpet, och sedan slår man av värmen och kör nån slags "turbofläkt" som byter ut luften mot ny luft, och sedan kör man en till cykel där man mest värmer plaggen?

Är värmespiralerna avsedda att kunna köras utan att fläkten är igång? Om inte så skulle jag nog övervägt att låta fläktreläet vara kraftigt nog att orka bryta värmespiralerna, och låta det reläet snarare fungera som en slags "huvudströmbrytare". Mjuk/hårdvarufel (utöver trasig fläkt) kan då inte göra att värmen är igång utan att fläkten också är igång.


Man kan jämföra med en diskmaskin. Där är det viktigt att vädra ut den varma fuktiga luften så snabbt som möjligt när maskinen är klar. Vissa modernare maskiner har väl till och med någon slags ventilation för att fixa det, men jag är ändå tveksam till om det funkar lika bra som att verkligen vädra ut ordentligt genom att öppna luckan. Gör man denna utvädring ordentligt och sedan låter luckan stå nästan stängd så torkar det mycket snabbare än om man inte vädrar alls, och också märkbart snabbare än om man bara öppnar och lämnar luckan fullt öppen. När luften väl är bytt så vill man inte ha onödigt stort luftflöde, det räcker att luften är lite svalare för att fukten ska avges från det varma.


För övrigt kan man nog spara en del energi och torktid genom att fixa nån slags enklare värmeväxlare. Två uppsättningar av mindre och större ventilationsrör, med det lilla monterat i mitten av det stora, och lämpliga U-böjar, skulle nog kunna funka som värmeväxlare. De två uppsättningarna placeras vertikalt bredvid varandra bakom/bredvid torkskåpet. Det tunna röret skulle kunna få en U-böj-skarv upptill och det tjocka röret en motsvarande nedtill. Nedtill behövs då givetvis genomföringar för det tunna röret. Det ena tunna röret nedtill blir friskluftintag, det andra friskluft in till maskinen. Det ena tjocka röret upptill matas med utluft från maskinen, det andra blir utblås för utluften. Åtminstone det tunna röret bör vara av metall för att ge god värmeväxling. Det kanske till och med är bättre med flera tunna rör parallellkopplade för ännu bättre värmeväxling, men det är väl en kostnadsfråga. Jag vet inte riktigt vad ventilationsgrejer kostar.

Om man kan minska energianvändningen per tidsenhet vid givet luftflöde så får man givetvis energisnålare torkning. Ett kraftigare luftflöde men befintlig värmetillförsel bör ge kortare torktid.