Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Problem mit Tau / Kondenswasser bei Aussendetektor


von Santigua .. (santigua)


Lesenswert?

Hallo Leute!

Ich habe eine kleine Wetterstation gebastelt mit Temperatur, Luftdruck, 
Luftfeuchte, einem Regensensor und zwei Lichtsensoren.

Alle bis auf die Lichtsensoren sind in einer 20x20x20cm^3 Box mit 
Lamellen untergebracht und das klappt bisher wunderbar.

ABER, die beiden Lichtsensoren müssen natürlich "nach oben schauen" 
können, um die Intensität der Sonne zu messen. Und da liegt das Problem:
Zunächst hatte ich oben einen Druchbruch in der Box und eine 
transparente PVC-Kappe drüber. Aber wenn es geregnet hat und die 
Temperatur (zB in der Nacht) stark gefallen ist, dann bildet sich in der 
Kappe immer Kondenswasser (Tau). Einen Detektor hat es schon zerstört. 
(Feuchte µC nix gut.)

Deshalb habe ich die beiden Lichtsensoren nun in einer kleinen 
Tupperdose "versiegelt", wobei der Ausgang mit dem Kabel mittels 
Heisskleber abgedichtet wurde. Volumen der kleinen Tupperbox ist etwa 
7x7x3cm^3.

Leider bildet sich immernoch Tau in der TupperBox, selbst ein 
mittelgroßer Silicabeutel in der Box hilft nicht gegen das 
Kondenswasser.

Hat hier jemand vielleicht ähnliche Erfahrungen gemacht und eine Lösung 
gefunden? Wie kann man dem beikommen? Ich hatte schon daran gedacht die 
Box eventuell mit CO2 oder Stickstoff zu fluten, dann dürfte ja kein 
Wasserdampf mehr in der Box sein, also keine Kondensation mehr möglich 
sein. Dazu müsste ich aber zusätzlich ein Einlass- und ein Auslassventil 
(für die Flutung) einbauen und das Gas besorgen, weshalb ich das noch 
nicht probiert habe.

Für Tipps und Vorschläge wäre ich sehr dankbar. Vielleicht hat hier ja 
jemand mal ein ähnliches Problem gehabt und kann berichten wie er das 
gelöst hat. Momentan neige ich dazu die Lichtdetektoren einfach mit 
Plastik 70 einzusprühen...zögere aber noch, da ich damit ja auch das 
Sensorfeld bedecken würde und nicht weiss ob das evt unerwünschte 
Nebeneffekte hat.

Bin für jeden Hinweis dankbar.

PS: die beiden Lichtsensoren sind ein BH1750 und ein TSL45315

von Kurt B. (kurt-b)


Lesenswert?

Santigua .. schrieb:

>
> Leider bildet sich immernoch Tau in der TupperBox, selbst ein
> mittelgroßer Silicabeutel in der Box hilft nicht gegen das
> Kondenswasser.
>

Dann ist die Kiste nicht dicht.

 Kurt

von (prx) A. K. (prx)


Lesenswert?

Santigua .. schrieb:
> Hat hier jemand vielleicht ähnliche Erfahrungen gemacht und eine Lösung
> gefunden? Wie kann man dem beikommen?

Problem einerseits vermieden, dank komplexer Elektronik an anderer 
Stelle als Sensor. Einen Lichtsensor, der eine variable Frequenz 
erzeugt, kriegst du mühelos nach draussen, ohne den auswertenden µC 
ebenfalls draussen platzieren zu müssen. Der Sensor selbst mit dem 
Bisschen Beschaltung drumrum hat mittlerweile wohl rund ein Jahrzehnt 
problemlos überstanden. Natürlich nach oben hin entsprechend abdichtet, 
aber bei so wenig Kram ist das nicht schwer.

Ein zwangsläufig undichter kapazitiver Feuchtesensor mit lokalem 555 hat 
im regengeschützen Aussenbereich auch in notwendigerweise luftigem 
Kleingehäuse bisher überlebt.

Eventuell mal drüber nachdenken, inwieweit verschiedene Materialien zur 
unterschiedlicher Kondensatbildung neigen.

: Bearbeitet durch User
von Noch einer (Gast)


Lesenswert?

> Dann ist die Kiste nicht dicht.

Dieses Werbeblatt beschreibt warum das Gehäuse nicht dicht ist:
http://www.gore.com/resources/corporate/MungoBlobs/825/393/PTV_Artikel_Elektronik-Informationen_10_2013.pdf

von Eta (Gast)


Lesenswert?

Suche mal nach "Druckausgleich" und "Feuchte" im Forum, da gibt es 
einige Hinweise.

Beitrag "220V Kabel wetterfest verlängern - wie?"

In diesem Beitrag gegen Ende...

von Stefan W. (dl6dx)


Lesenswert?

Noch einer schrieb:
> Dieses Werbeblatt beschreibt warum das Gehäuse nicht dicht ist

Ist schon etwas länger bekannt:
http://www.sv-edv.de/beitraege/hohlraeume.pdf
(Tagungsbeitrag eines Fachkollegen aus dem Jahr 2000)

Grüße

Stefan

von Santigua .. (santigua)


Lesenswert?

Kurt Bindl schrieb:
>
> Dann ist die Kiste nicht dicht.

Den Verdacht hatte ich auch schon. Wasserdicht vermutlich ja, aber 
gasdicht ist eine andere Sache...
Schlägst Du also implizit ein "besseres Gehäuse" vor? Habe auch schon 
häufiger mal gesucht, aber bisher nichts Brauchbares gefunden. Ein 
Kameradome oder so etwas könnte gehen, sollte aber eben auch kein 
Vermögen kosten.

A. K. schrieb:
> Problem einerseits vermieden, dank komplexer Elektronik an anderer
> Stelle als Sensor. Einen Lichtsensor, der eine variable Frequenz
> erzeugt, kriegst du mühelos nach draussen, ohne den auswertenden µC
> ebenfalls draussen platzieren zu müssen.

In der Tat sind in der Sensorbox selbst nur die Sensoren untergebracht. 
Von dort führen einige Meter Kabel zum Mikrokontroller mit LAN-Port. 
(Ist also schon völlig getrennt und macht, so wie der WiFi-Router 
daneben, bisher auch keine Probleme.)
Es geht mir also in der Tat nur um die Sensoren selbst. Bei all den 
anderen Sensoren in der Box habe ich bisher auch keinerlei Korrosion 
o.ä. feststellen können. Nur die Lichtsensoren machen mir Sorgen, da sie 
ja direkt unter der lichtdurchlässigen "Kappe" bzw jetzt dem 
nachobenweisenden Boden der Tupperdose liegen. Starke Kondensation und 
schon ist ein Tropfen Wasser auf dem Sensor... :(

> Eventuell mal drüber nachdenken, inwieweit verschiedene Materialien zur
> unterschiedlicher Kondensatbildung neigen.

Drüber nachgedacht habe ich schon, aber leider sind die Möglichkeiten 
wegen der Lichtdurchlässigkeit auch etwas beschränkt.

Noch einer schrieb:
> Dieses Werbeblatt beschreibt warum das Gehäuse nicht dicht ist:
> 
http://www.gore.com/resources/corporate/MungoBlobs/825/393/PTV_Artikel_Elektronik-Informationen_10_2013.pdf

Stefan Wagner schrieb:
> Ist schon etwas länger bekannt:
> http://www.sv-edv.de/beitraege/hohlraeume.pdf
> (Tagungsbeitrag eines Fachkollegen aus dem Jahr 2000)

Danke, das deckt sich in etwa mit meinen Vermutungen...

Also entweder gasdicht machen oder eine geeignete Membran einbauen.

Vielleicht versuche ich es doch einfach mal mit dem Plastik70. Das 
bisschen Elektronik auf den Sensoren sollte kein Problem damit haben... 
hoffentlich nimmt das Sensorfeld keinen Schaden...ich denke probiere das 
einfach mal aus, ist wohl das Einfachste. (Wenn alles ordentlich mit 
Plastik70 überzogen ist, dann könnte man die Sensoren sogar ins Wasser 
halten.)

Danke erstmal für die Meinungen... ich werde wohl parallel auch noch 
weiter nach geeigneten Kamera-Kuppeln o.ä. suchen...

von DingsDa (Gast)


Lesenswert?

Kenne Deine Außenbox nicht, aber einen Hinweis wollte ich loswerden:
Bei uns haben wir so ein ähnliche Anlage. Da schauen oben auch zwei 
Sensoren in den Himmel.
Diese sitzen jeweils in einem trapezförmigen, transparenten aus Dom aus 
Polycarbonat. Nach unten ins Gehäuse sind diese Dome offen. Schlicht 
Epoxyharz eingeklebt.
Darunter sitzt noch einiges an Elektronik, Open Frame SNT und
auch ein 3G-Router.
Das Gehäuse (Plastik) selbst ist unten und an der Seite (über 
Wasserabweiser) offen.
Und wird bei Bedarf mittels 2 Lüfter (2x 80mm )von unten zwangsbelüftet.
Wir hatten noch nie Probleme mit Tauwasser. Die ganze Anlage läuft seit 
2 Jahren ohne Probleme.

von Helge A. (besupreme)


Lesenswert?

Bei großer Luftfeuchte etwas heizen in den Domen. Es reicht ja schon 
eine wenig höhere Temperatur, um die Kondensation wo anders passieren zu 
lassen.

von MaWin (Gast)


Lesenswert?

Kurt Bindl schrieb:
> Dann ist die Kiste nicht dicht.

Natürlich.

Man kann aber auch Boxen nicht mit realistischem Aufwand dicht bekommen. 
Ausnahmen wären in Glas eingeschmolzene Kabeldurchgänge wie bei 
Röhren/Glühbirnen oder spezielle komplettvernetzte Kabel die also nicht 
aus Einzelleitern bestehen.

Schon das Kabel ist eine dauerhafte Undichtigkeit.

Kalt: Es zieht Luft und Feuchte wegen des Unterdrucks in eigentlich 
dichte Verbindungen hinein, dazu reicht die allerfeinste Kapillare die 
sich erst öffnet, wenn sich da Material verformt.

Wärme: Es drückt nur die Luft wieder raus, Wasser bleibt drin.

Das ein paar Temperaturzyklen lang, und du hast Wasser in der Box. Das 
ist bei allen Boxen so. Daher haben alle sinnvoll konstruierten Boxen 
eine Zwangsentlüftung, oft ein mit Goretex verschlossenes Loch.

Das Kondensieren am Fenster muss man anders verhindern, wie unter Wasser 
bei Kameras, in dem das Fenster nie die kälteste Stelle ist. Man kann 
eine andere Stelle kühlen (Peltier, aber Peltier gammeln auch im 
Kondenswasser) oder das Fenster heizen (ITO bexchichtetes Glas, warmer 
Luftzug - bedeutet allerdings Staubablagerungen im Laufe der Jahre)

Silca-Gel hilft auch nicht, denn das ist eines Tages vollgesaugt.

von (prx) A. K. (prx)


Lesenswert?

Was auch helfen kann: Gerät hoch genug platzieren. Morgentau gibts in 
Bodennähe, nicht in 2m Höhe. Ausserdem willst wahrscheinlich ohnehin 
nicht Temperatur- und Feuchte-Effekte durch Bodennähe messen wollen.

von (prx) A. K. (prx)


Lesenswert?

Helge A. schrieb:
> Bei großer Luftfeuchte etwas heizen in den Domen. Es reicht ja schon
> eine wenig höhere Temperatur, um die Kondensation wo anders passieren zu
> lassen.

Als Dauereinrichtung dürfte das bei einer Wetterstation mit 
Temperatursensor nicht wirklich eine sinnvolle Lösung sein. ;-)

Allerdings kann man intermittierend heizen. Bezogen auf das 
Gesamtgehäuse erscheint das wenig sinnvoll, aber manche Feuchtesensoren, 
wie etwa die von Sensirion, enthalten intern eine schwache Heizung, um 
Kondensatbildung zu vermeiden. Deren Wärmekapazität ist klein genug, um 
nach Abschaltung der Heizung nicht Stunden warten zu müssen.

: Bearbeitet durch User
von Marcus H. (Firma: www.harerod.de) (lungfish) Benutzerseite


Lesenswert?

A. K. schrieb:
> Helge A. schrieb:
>> Bei großer Luftfeuchte etwas heizen in den Domen. Es reicht ja schon
>> eine wenig höhere Temperatur, um die Kondensation wo anders passieren zu
>> lassen.
>
> Als Dauereinrichtung dürfte das bei einer Wetterstation mit
> Temperatursensor nicht wirklich eine sinnvolle Lösung sein. ;-)
>
Wenn die Lichtsensoren weit genug von den Thermometern weg sind und 
genug Energie zur Verfügung steht, ist Heizen ein guter Ansatz.

Ich musste spontan an eine Schaltschrankheizung denken, die wir in Saudi 
Arabien verbaut haben. In Dammam am Hafen hatten wir teilweise 50°C bei 
100%rH. Die arme Elektronik haben wir dann noch weiter aufgeheizt, um 
Kondensation zu verhindern...

von Gerd E. (robberknight)


Lesenswert?

Marcus H. schrieb:
> Ich musste spontan an eine Schaltschrankheizung denken, die wir in Saudi
> Arabien verbaut haben. In Dammam am Hafen hatten wir teilweise 50°C bei
> 100%rH. Die arme Elektronik haben wir dann noch weiter aufgeheizt, um
> Kondensation zu verhindern...

Warum habt ihr dort dann keine Klimaanlage verbaut? Die zieht doch auch 
ziemlich effektiv die Feuchtigkeit raus und verhindert Kondensation sehr 
schnell und wirkungsvoll. Stell einfach mal im Auto die Klima an wenn 
die Scheiben beschlagen sind - ist ruckzuck alles wieder frei.

von (prx) A. K. (prx)


Lesenswert?

Gerd E. schrieb:
> Warum habt ihr dort dann keine Klimaanlage verbaut?

Vielleicht weil Heizung plus grenzwertig betriebene Technik seltener 
ausfällt als Klimaanlage.

von Bussard (Gast)


Lesenswert?

Auf Dauer hilft tatsächlich eine dem Gehäusevolumen angepaßte Heizung, 
z.B. bei mir seit Jahren ein Fahrrad-Rücklicht-Lämpchen, welches ich mit 
~3V betreibe, und das Gehäuse NICHT mehr dicht, sondern unten eine 
Ausgleichsbohrung 2mm mit einer Membrane gegen Insekten drüber.

Gruß

von PGM (Gast)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Gerd E. schrieb:
> Warum habt ihr dort dann keine Klimaanlage verbaut?
-> weil wir vor 15 Jahren nicht auf die Idee gekommen sind, eine 
Klimaanlage in jeden Verteilerkasten zu stecken? Scherz beiseite - im 
Anhang ein paar Bilder von den Maschinen. Diese sind zu diesem Zeitpunkt 
ein paar Wochen vor Ort gewesen...
Bilderreihe: geschlossener Schaltschrank, offener Schaltschrank, der 
Einbauort...

Es geht ja nur darum, jederzeit eine ausreichende Taupunktdifferenz 
aufrecht zu erhalten.

von Kurt B. (kurt-b)


Lesenswert?

Santigua .. schrieb:
> Kurt Bindl schrieb:
>>
>> Dann ist die Kiste nicht dicht.
>
> Den Verdacht hatte ich auch schon. Wasserdicht vermutlich ja, aber
> gasdicht ist eine andere Sache...
> Schlägst Du also implizit ein "besseres Gehäuse" vor? Habe auch schon
> häufiger mal gesucht, aber bisher nichts Brauchbares gefunden. Ein
> Kameradome oder so etwas könnte gehen, sollte aber eben auch kein
> Vermögen kosten.

Wir haben auch einige Gehäuse verbaut die immer 100% Feuchtigkeit 
ausgesetzt sind.
Es scheinen die gleichen zu sein die du auch nimmst.

Probleme sind auch schon aufgetreten und es war, trotz Entfeuchter, 
Kondenswasser drin, dieses kam aber eindeutig durch die Dichtung rein, 
denn diese scheint da ein Schwachpunkt zu sein, sie gibt nach und dann 
sieht man an der Dreckablagerung wo Wasser rein kann/gekommen ist.

In allen Gehäusen haben wir Druckausgleichsmembranen drin, es kommt also 
zu keinem Gasaustausch der da Feuchtigkeit reinbringt und diese dann 
drin bleibt.
Diese Membranen lassen die Luft rein/raus, aber keine Feuchtigkeit.
Bei den Gehäusen bei denen die Dichtung OK ist gibt's auch keine 
Probleme mit Schwitzen.

Der Hersteller hat mir nur waage Aussagen zu den Dichtungen geliefert, 
es kommt mir aber so vor als seien die Gehäuse einfach schon zu lange 
gelagert gewesen und darum das Dichtungsmaterial nicht mehr flexibel 
genug um sich wieder zu entspannen, richtig anzudrücken.
Bis wir eine Lösung haben haben wir die Dichtungen einfach umgedreht und 
dann wards wieder dicht, denn das Eingedrückte ist nun nicht mehr am 
Deckel, sondern in der -Rinne- und da passiert nichts.

Wenn du nur das -Gasproblem- hast dann dürfte so ein Druckausgleichsteil 
reichen damit nichts mehr schwitzt.
Das was wir haben schaut so ähnlich aus wie eine Verschraubung, zu 
bekommen ist das von den Schaltschrankherstellern usw.

 Kurt

von GB (Gast)


Lesenswert?

Gehäuse IP66 + Druckausgleichselement + Ölschauglas + Kabelverschraubung

von NobbyH (Gast)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Hallo,

versuch es mal mit so etwas. Seit ich meinen Temperatur-Aussensensor 
damit versehen habe (vor ca. 1,5 Jahren), habe ich kein Wasser mehr drin 
gehabt.
Vorher stand das Gehäuse nach einem starken Regen immer so voll Wasser, 
dass der Sensor sogar ausgefallen ist, trotz wasserdichtem Gehäuse.

Diese Sintermetalle gibt es auch in anderen Bauformen.

von Gerd E. (robberknight)


Lesenswert?

NobbyH schrieb:
> versuch es mal mit so etwas.

Was ist das genau und wie ist das Wirkungsprinzip?

von NobbyH (Gast)


Lesenswert?

Hallo,

grundsätzlich verwendet man dazu Sintermetall. Ist halt durchlässig und 
sorgt deshalb für den Ausgleich. Das hier speziell ist ein
Benzinfilter für Modellautos.
Habe es verwendet weil es sehr Kompakt ist. Link:
www.conrad.de/ce/de/product/227146/Sinter-Tankfilter-Filterart-Sinter-Fi 
lter?ref=searchDetail

Google mal einfach nach Klimastutzen im Internet

Gru?
NobbyH

von Kurt B. (kurt-b)


Lesenswert?

Such mal nach -Druckausgleichselement-

Hier ist eine Beschreibung der Funktionen.
http://www.gore.com/de_de/products/venting/protective/technisches_elektronisches_belueften.html


 Kurt

von Eta (Gast)


Lesenswert?

Langsam dreht es sich im Kreis...

von Kurt B. (kurt-b)


Lesenswert?

Eta schrieb:
> Langsam dreht es sich im Kreis...

Langsam schliesst sich der Kreis.

 Kurt

von Santigua .. (santigua)


Lesenswert?

A. K. schrieb:
> Was auch helfen kann: Gerät hoch genug platzieren. Morgentau gibts in
> Bodennähe, nicht in 2m Höhe. Ausserdem willst wahrscheinlich ohnehin
> nicht Temperatur- und Feuchte-Effekte durch Bodennähe messen wollen.

Steht auf dem Dach (ca 1.5m über dem Dach)

NobbyH schrieb:
> Hallo,
>
> grundsätzlich verwendet man dazu Sintermetall. Ist halt durchlässig und
> sorgt deshalb für den Ausgleich. Das hier speziell ist ein
> Benzinfilter für Modellautos.
> Habe es verwendet weil es sehr Kompakt ist. Link:
> www.conrad.de/ce/de/product/227146/Sinter-Tankfilter-Filterart-Sinter-Fi 
lter?ref=searchDetail
>
> Google mal einfach nach Klimastutzen im Internet

Danke, schau ich mir mal an.

---
Danke auf jeden Fall für eure Kommentare und Hinweise.
Ich hab die beiden Lichtsensoren jetzt zur Sicherheit erstmal mit einer 
Schicht Plastik70 eingesrüht. Bisher hat das die Sensoren nicht 
beeindruckt (und ob ich jetzt ein paar Lux weniger messe wegen der 
zusätzlichen Absorption interessiert mich nicht).
Und wo ich die Dose schon mal in der Hand hatte, habe ich auch direkt 
eine Portion in die gesamte "Fuge" der Tupperdose gesprüht um sie zu 
verkleben.

Das ging einige Tage gut, jetzt sehe ich langsam doch wieder Tau. (Der 
Hinweis oben mit den Kapillaren ist hier also mMn bestätigt.)

Mit einer Glühlampe heizen ist zwar auch nett, aber irgendwie ungünstig 
weil LICHTsensor. Das hat mich aber auf die Idee gebracht es eventuell 
mal mit 10cm Widerstandsdraht an 5V zu probieren...

Ich werde mir jetzt auf jeden Fall nochmal die möglichen Membrane 
anschauen, der Benzinfilter sieht auch nach einer simplen Möglichkeit 
aus. Ansonsten habe ich auch schon öfter daran gedacht nur eine Art 
"Hut" zum Schutz vor Regen über die Lichtsensoren zu machen. Also nach 
unten offen lassen um den Austausch mit der Umgebung zu erlauben. Und an 
Lüfter dachte ich auch schon, würde ich aber gerne drauf verzichten.

In jedem Fall fühle ich mich mit dem Plastik70 auf dem Sensor schon 
wesentlich besser. Ich hab auch schon gedacht, da einfach noch 3-4 Lagen 
(zwischendurch anziehen lassen) Plastik70 drüber zu legen... dann könnte 
ich wohl auf die ganze Tupperdose komplett verzichten.

Meine Quadrocopter konnte ich nach auchreichender Behandlung mit 
Plastik70 auch komplett ohne Haube im strömenden Regen fliegen. ;)

von Eta (Gast)


Lesenswert?

Santigua .. schrieb:
> Das hat mich aber auf die Idee gebracht es eventuell
> mal mit 10cm Widerstandsdraht an 5V zu probieren...

Mit jedem 0815 Widerstand kann man heizen.

von Marcus H. (Firma: www.harerod.de) (lungfish) Benutzerseite


Lesenswert?

Eta schrieb:
> Santigua .. schrieb:
>> Das hat mich aber auf die Idee gebracht es eventuell
>> mal mit 10cm Widerstandsdraht an 5V zu probieren...
>
> Mit jedem 0815 Widerstand kann man heizen.

Die Bauform ist schwer zu beschaffen - meintest Du eventuell 0805?
und wech

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.