:strip_icc():strip_exif()/u/69860/crop61e3f07b1cf4c_cropped.jpg?f=community)
Voor het project Imaginarium of Tears ben ik al tijden zoekende naar een oplossing waarin er een stabiele temperatuur & luchtvochtigheid kan worden gecreëerd. De stabiele omgeving zal moeten worden geplaatst om de microscoop zodat de traan kristallisaties live kunnen worden vastgelegd.
In het verleden werden de tranen gekristalliseerd onder de microscoop bij “kamertemperatuur” en de bijbehorende aanwezige relatieve luchtvochtigheid. Hierdoor was het kristallisatie proces volledig onderhevig aan de omstandigheden die op dat moment aanwezig waren. Helaas zorgde dit al jaren voor frustraties, daar de kristallisaties die werden vastgelegd onder de microscoop niet goed tot hun recht kwamen bij al deze verschillende combinaties van temperaturen en luchtvochtigheid. Daarnaast door het niet aanwezig zijn van consistentie in het kristallisatie proces vallen samenwerkingen als deze dan wel andere aanvragen met betrekking tot patroon analyses / machine learning vaak stil.
Door te experimenten met verschillende temperaturen en combinaties van luchtvochtigheid is uiteindelijk gebleken dat de kristallisaties van tranen beter tot hun recht kwamen bij lagere temperaturen en (lage) luchtvochtigheid (12 tot 14 graden en 40-50% relatieve luchtvochtigheid).
Om deze omstandigheden te kunnen verwezenlijken zal de eerste stap zijn het creëren van een stabiele omgeving om de microscoop. Kijkend naar de al bestaande originele “climate chamber” bleek al snel dat deze amper nog aanwezig waren en waar aanwezig (vaak alleen in buitenland) voor extreem hoge prijzen +2500 euro werden verkocht (plexiglas behuizing en verwarm pomp om de kamer naar 37graden te brengen).
Daar dit mij wat overdreven leek voor een “plexiglas behuizing” en een verwarm pomp, was de keuze om deze zelf te maken snel gemaakt. Na wat uren gestoken te hebben in het ontwerp is deze uiteindelijk verwezenlijkt uit laser gesneden 5mm plexiglas en zijn de koppelstukjes 3D geprint. Resulterend in een volume van 37905cm³ / 0,04m³ met de afmetingen van 35,0cm lengte / 38,0cm breedte / 28,5cm hoogte).
:strip_exif()/f/image/4LRLWvTMfF67fZF6pCa36Mrk.jpg?f=fotoalbum_large)
:strip_exif()/f/image/jWqUCxb60oyAT38ODC2jKm1L.jpg?f=fotoalbum_large)
Bovenstaand twee oude beelden om een indruk te geven van het ontwerp en de uiteindelijke “climate chamber”.
Na het plaatsen van de plexiglas behuizing was de hoop om deze in zijn volledigheid te koelen tot ~ 12-14 graden Celsius, en waar mogelijk tot zelfs lagere temperaturen (mogelijk toekomstige experimenten). De luchtvochtigheid zal in een latere stap worden bekeken.
Met goede hoop begonnen werd mijn neus al snel in de feiten gedrukt, en bleek het koelen en luchtvochtigheid beheersen in deze plexiglas “climate chamber” toch lastiger dan verwacht.
Om voor de toekomstige stappen meer gecalculeerde en doordacht te werk te gaan leek het mij dan ook slim om als leek een topic te openen op Tweakers (Kijkend naar al de aanwezige kennis).
Om hulp te kunnen bieden is het belangrijk om duidelijk idee te krijgen van wat er benodigd is en wat er al gedan is om dit te bereiken. Onderstaand daarom enkele experimenten die zijn uitgevoerd met bijhorende informatie. Tevens bevat de onderstaande informatie, onderzoek naar mogelijke werkende oplossingen. Zoals eerder benoemd ben ik al eerder met de neus op de feiten gedrukt, wellicht kunnen jullie mij juist in deze toekomstige keuzes behoeden voor grote fouten en meedenken richting een geschikte oplossing.
Met de informatie van het interne volume* kan er een inschatting gemaakt worden van de benodigde BTU’s (+/- 55) om de temperatuur van 20 naar 14 dan wel 12 graden te laten zakken. Echter hoe nauwkeurig zijn de calculators online? Daar je hier niet de variabelen van de plexiglas kamer kan ingeven. 5mm plexiglas, slecht geïsoleerd en mogelijk vele kieren heeft waar lucht uit kan ontsnappen. Waarschijnlijk zal er in de praktijk veel meer BTU nodig zijn om deze temperatuur te kunnen behalen, al helemaal wanneer het binnen warmer is dan de 20C die is opgegeven.
Daar het aantal BTU benodigd niet heel hoog leek vond het eerste experiment plaats met 4 TEC 12715 Pleiter elementen (uit een voorgaand project), deze leken op het eerste gezicht in de ogen van een leek geschikt om het volume* van de “plexiglas kamer” te kunnen koelen en tevens de luchtvochtigheid te kunnen laten dalen (hopelijk tot 40 – 50%). Daar deze TEC elementen uit een voorgaand project beschikbaar waren gekomen is er toentertijd ook niet heel veel onderzoek gedaan of de 4 TEC 12715 Pleiter elementen wel genoeg BTU/h konden leveren om überhaupt aan deze wens te voldoen. Al doende leert men….
Het “plaatsen” van de 4 TEC 12715 Pleiter elementen op twee van de zijkanten van de “climate chamber” was helaas geen succes. Op de plaats waar de kristallisatie plaats vond was er geen significante temperatuur dan wel luchtvochtigheid verschil te meten. Zelfs niet na enkele uren draaien.
Helaas is er geen beeldmateriaal van de situatie toen der tijd gemaakt. Ter illustratie zie deze unit, een kant en klare oplossing die vrijwel identiek is aan de door mij gebruikte oplossing. Het “plaatsen” is gedaan door de koude kant (de 2 kleine koelblokjes + fans) in twee gemaakte gaten van 5,5 x 5,5cm te plaatsen en met deze aan het plexiglas te bevestigen met schroeven.
Zoekende naar mogelijkheden om een nog kleinere “climate chamber” te maken, kwam het idee om de koeling (vrijwel) direct boven het objectglas (waar de traan zich op bevindt) te plaatsen, met het idee dat er zo veel mogelijk warmte en luchtvochtigheid uit de “mini climate chamber” kon worden onttrokken. Echter door de beschikbare ruimte en speling met de overige onderdelen van de microscoop bleek dit nogal een uitdaging te zijn. Met veel passen en meten is het uiteindelijk gelukt om tot een “climate chamber” grote te komen van 15cm x 9cm x 2,5cm.
:strip_exif()/f/image/x52V1EzkFVjOM88zQum3fXOh.jpg?f=fotoalbum_large)
Bovenstaand is goed te zien hoe de 3D print van de “mini climate chamber” is voorzien van 2 x 4x8cm generieke koelblokken met daarop een SSD koelblokje waar een gat van 4cm in is geboord. De “achterkant” is voorzien van een 2x2cm mini fan 12V om e.v.t de lucht waar nodig te circuleren. Tevens wellicht wat lastig te zien is dat de objectglas houder is voorzien van een BME280 temperatuur en luchtvochtigheid sensor.
Met zulke afmetingen is het alleen mogelijk om te koelen door de “bulk” van de koel apparatuur buiten de microscoop / climate chamber te houden. Dit bracht me op het idee van het maken van een chiller, waarbij 4 TEC 12715 Peltier elementen geschikte koelvloeistof tot (extreem) lage temperaturen zou moeten brengen. Op voorhand was bij mij nog onduidelijk over wat voor (extreem) lage temperaturen er behaald zouden kunnen worden. Het enige gegeven uit het voorgaande experiment was dat de koude kant van de Peltier elementen al snel tussen de -5 en -15 Celsius gingen.
Rekening houdend met deze temperaturen is er gekozen voor Kemetyl (goedkoop en makkelijk verkrijgbaar en werking tot -27c). Echter moest er wel een oplossing komen voor het koelen en rondpompen van de koelvloeistof richting de “mini climate chamber”.
Voor de warme kant van de Peltier is gekozen om deze van warmte te onttrekken met oude al aanwezige CPU-koelers met bijbehorende ventilatoren. Voor de koude kant en het transport van koeling moest er gekeken worden naar een nieuwe oplossing. Om wederom het DIY-project enigszins budget vriendelijk te houden is er gebruik gemaakt van generieke goedkope water koel oplossingen zoals koelblokken en een pomp (800L/h) reservoir en flexibele slangen.
Het oog was hier gevallen om te gaan voor vier 4x8cm aluminium koelblokken, voor zowel de koude afgifte aan de Peltier kant als de koude afgifte in de “mini climate chamber”.
De “Chiller” is opgebouwd uit twee in serie geplaatste 4x8cm koelblokken, elk van deze koelblokken wordt gesandwiched door Peltier aan beide kanten (4 Peltier totaal) verbonden met de pomp zal dit gedeelte van de loop functioneren als de “chiller”
Daar foto’s meer zeggen dan woorden, onderstaand de "beun oplossing" om zo snel mogelijk een MVP te testen.
:strip_exif()/f/image/xTzEmfuXFMsTckNiGVqLJeT1.jpg?f=fotoalbum_large)
De resultaten uit dit experiment waren grotendeels geslaagd. De temperatuur wordt momenteel geregeld door de pomp aan en uit te zetten om zo min mogelijk "hysteria" te veroorzaken. (het aan en uitzetten van dan wel 1, 2, 3 of 4, Peltier elementen werkte helaas niet zo goed en zorgde voor grote temperatuur schommelingen, andere optie was wellicht PWM, echter dit was minder budget vriendelijk) Onderstaand iets meer informatie en daar plaatjes meer zeggen dan hele teksten een screenshot.
/f/image/bl6YRamDHa4sas2w1SqgZCcs.png?f=fotoalbum_large)
Nu zal de gedachte wellicht zijn dit is toch exact waar je naar opzoek was kijkend naar de waardes van de temperatuur en luchtvochtigheid die worden behaald op de BME-sensor.
Eigenlijk begint hier het probleem van de chiller setup. Door dagelijks de setup te testen is gebleken dat op een gegeven moment het equilibrium wordt behaald, helemaal met dit warme weer. Na +/- 1 uur draaien zal bij meer dan 21- 22C binnen, de temperaturen aan de kant van de CPU koelers verzadigen/ oplopen. Dit zorgt er dan weer voor dat de koelvloeistof niet ~ - 15 Celsius behaald en dus uiteindelijk de “mini climate chamber” ook warmer wordt.
Uiteraard zal dit vast wel op te lossen zijn door de warme kant beter te koelen wellicht met een eigen waterkoeling loop, enkele radiators en een paar goede fans. Net als dat er vast nog heel veel inefficiëntie zit in wellicht de gebruikte koelvloeistof en de manier van koude overdracht naar de “ mini climate chamber”. Echter ben ik ook van mening dat de inefficiëntie van de Peltier elementen nou niet echt sustainable zijn voor het dagelijks uren draaien kijkend naar de energie efficiëntie. Dit moet beter kunnen, en vooral ook een minder beunhaas gehalte krijgen.
Update: Vandaag op 16 Juni is de chiller setup deels omgebouwd. De "mini climate chamber" module is daarbij voor dit experiment vervangen voor een oude 240mm radiator met twee 120mm fans (kapotte Corsair H100i). Hiervan is het cpu blok en pomp verwijderd is de radiator aangesloten op het chiller systeem. Vervolgens is de DIY "chiller setup" aangezet. De radiator van de Corsair H100i is vervolgens in de afgesloten plexiglas case climate chamber gezet. Voor de snelheid de fans even op een labvoeding aangesloten en verschillende voltages gegeven om te kijken bij welke snelheden deze de kamer het beste koelde (9v).
Ook hier is het wederom duidelijk net als bij de chiller setup met de "mini climate chamber" dat er op een gegeven moment het equilibrium wordt behaald, helemaal met dit warme weer. De temperaturen aan de kant van de CPU koelers verzadigen en lopen op, waardoor de Peltiers niet hun warmte kwijt kunnen. De koude kant zorgt dan niet voor genoeg koeling om de koelvloeistof van warmte te onttrekken. Onderstaand een screenshot van de temperatuur resultaten en een foto van de setup.
/f/image/5XpmAA4SfuX67GwioxPQHUhZ.png?f=fotoalbum_large)
De test gestart zodra de zon van het raam was aan de voorkant, vandaar ook de drop in kamer temperatuur en de mogelijkheid om ook de climate chamber tot de juiste temperatuur te krijgen.
(Mini update; Laagste behaalde climate chamber temperatuur = 12.1c bij een kamertemperatuur van 24.6c. )
:strip_exif()/f/image/fdinPIfRp76pAJHOBMZwz3W7.jpg?f=fotoalbum_large)
:strip_exif()/f/image/n4iVjtVDlRATEeseH7VWPbCx.jpg?f=fotoalbum_large)
De setup met de 120mm radiator van Corsair H100i
*Bij dit experiment heb ik nog even geen rekening gehouden met de humiditeit, dit zal straks worden opgelost door (vloeibaar) desiccant om er voor te zorgen dat ook deze in bedwang kan worden gehouden.
Nu rest het dus om te testen hoe snel deze setup de kamer kan koel en wat er gebeurt als ik af en toe een deurtje open. Tevens zal ik kijken naar mogelijkheden om de kamer beter te isoleren waar nodig.
Deze simpele test geeft me eigenlijk heel veel vertrouwen in het kiezen voor een DIY mini airco. Ik heb het idee dat met een chiller die beter koelt (koelvloeistof zit nu op ~ 5c) dat het koelen van de ruimte op deze manier het meest efficient is. Door gebruik te maken van twee dunne 120mm radiators met fans achter in de climate chamber 1 links 1 rechts elk met een 120mm fan de situatie zeker haalbaar is.
Airco:
Voor een bestaande airco unit gaan die zeker weten het volume kan koelen tot 12-14 graden en waar mogelijk lager (voor toekomstige experimenten). Uiteraard zie ik veel mensen online die oude of goedkope airco’s zelf strippen en ombouwen naar koel oplossingen. Een andere optie die ik tegenkwam was deze airco waarbij dit niet nodig zou zijn meer info hier. Simpel gezegd de 2 slangen aansluiten op de "climate chamber" en het relais verbinden met de huidige NODE MCU en deze sturen op de BME280 temperatuur. Echter zoekend naar NL/ Europese alternatieven ben ik eigenlijk nergens op terecht gekomen.
Mijn vragen bij een optie als deze aan jullie zijn:
- Zou een airco in deze situatie werkbaar gemaakt kunnen om de “climate chamber te kunnen koelen tot de gewenste temperaturen?
- Hoeveel BTU/h capaciteit zou werkelijk nodig zijn
- Iemand bekend met lokale bedrijven die voor gelijke prijzen mij zou kunnen helpen om dit te realiseren? of zulke producten aanbieden?
- Mocht dit beter te doen zijn met losse elementen, compressor condensor, etc Is er iemand met ervaring die mij hier wellicht verder mee kan helpen?
Chiller:
Daar het tweede experiment heeft geleid tot een MVP ben ik verder gaan zoeken naar mogelijke commerciële oplossingen die worden aangeboden omtrent Chillers en ben ik terecht gekomen bij producten S&A of andere kopieën van hun product CW-5200. Dit product wordt voornamelijk gebruikt voor het koelen van CO2 lasers en CNC spindels, en aangezien hier op Tweakers veel mensen zijn die gebruik maken van deze technieken, hoop ik wellicht een antwoordt te kunnen krijgen op de verschillende vragen die hier nog open staan.
Naast de S&A CW5200 chillers ben ik tevens bij het bedrijf dat de mini airco units aanbiedt terecht gekomen bij de chillers die ze aanbieden, coldplate, coaxial, voor de documentatie zie link. Deze zou net als de airconditioner unit weinig modificaties nodig hebben mits deze de doel temperaturen kan behalen van de koelvloeistof. Simpel gezegd de 2 slangen aansluiten op de koelblokken van de "mini climate chamber" en het relais verbinden met de huidige NODE MCU en deze sturen op de BME280 temperatuur. Echter zoekend naar NL/ Europese alternatieven ben ik eigenlijk nergens op terecht gekomen.
Mijn vragen bij een optie als deze aan jullie zijn:
- Zou het mogelijk zijn om een CW-5200 te modificeren zodat deze de koelvloeistof Kemetyl of glycerol water oplossing zou kunnen koelen tot -20 a -25 Celsius? Ik neem aan dat dit een kwestie is van het omzeilen van de huidige thermostaat? Uiteraard is dan de vraag of deze de capaciteit heeft om de 9liter? Totaal binnen een redelijke tijd te koelen tot de gewenste temperatuur.
- Iemand bekend met lokale bedrijven die voor gelijke prijzen mij zou kunnen helpen om dit te realiseren? of zulke producten aanbieden?
- Mocht dit beter te doen zijn met losse elementen, compressor condensor, etc Is er iemand met ervaring die mij hier wellicht verder mee kan helpen?
Anders:
Wellicht hebben jullie nog inspiratie zoals bijvoorbeeld: YouTube: Revolutionary Air Conditioner!, helaas is deze setup te groot en bulky en produceerd deze vrij veel geluid.
Wellicht is het handig om te vermelden dat het aanwezige budget niet al te groot is. Het (kunst) project mag dan wel uit de hand gelopen zijn, helaas is dat niet het geval met het budget dat beschikbaar is. Kijkend naar de bovenstaande opties zit het bedrag toch al snel aan de 500 - 600 euro maar wellicht zijn er betere betaalbare opties. Zo niet dan zal het budget moeten worden opgerekt / aangepast.
Tevens zal er rekening gehouden moeten worden met dat ik een kantoor deel met anderen, geluid niveau dient daar dan ook bij te passen.
Hopelijk is dit lange verhaal en en idee goed genoeg te volgen, mochten er echter nog vragen zijn dan hoor ik het uiteraard graag. Dank alvast voor al jullie hulp
In het verleden werden de tranen gekristalliseerd onder de microscoop bij “kamertemperatuur” en de bijbehorende aanwezige relatieve luchtvochtigheid. Hierdoor was het kristallisatie proces volledig onderhevig aan de omstandigheden die op dat moment aanwezig waren. Helaas zorgde dit al jaren voor frustraties, daar de kristallisaties die werden vastgelegd onder de microscoop niet goed tot hun recht kwamen bij al deze verschillende combinaties van temperaturen en luchtvochtigheid. Daarnaast door het niet aanwezig zijn van consistentie in het kristallisatie proces vallen samenwerkingen als deze dan wel andere aanvragen met betrekking tot patroon analyses / machine learning vaak stil.
Door te experimenten met verschillende temperaturen en combinaties van luchtvochtigheid is uiteindelijk gebleken dat de kristallisaties van tranen beter tot hun recht kwamen bij lagere temperaturen en (lage) luchtvochtigheid (12 tot 14 graden en 40-50% relatieve luchtvochtigheid).
Om deze omstandigheden te kunnen verwezenlijken zal de eerste stap zijn het creëren van een stabiele omgeving om de microscoop. Kijkend naar de al bestaande originele “climate chamber” bleek al snel dat deze amper nog aanwezig waren en waar aanwezig (vaak alleen in buitenland) voor extreem hoge prijzen +2500 euro werden verkocht (plexiglas behuizing en verwarm pomp om de kamer naar 37graden te brengen).
Daar dit mij wat overdreven leek voor een “plexiglas behuizing” en een verwarm pomp, was de keuze om deze zelf te maken snel gemaakt. Na wat uren gestoken te hebben in het ontwerp is deze uiteindelijk verwezenlijkt uit laser gesneden 5mm plexiglas en zijn de koppelstukjes 3D geprint. Resulterend in een volume van 37905cm³ / 0,04m³ met de afmetingen van 35,0cm lengte / 38,0cm breedte / 28,5cm hoogte).
:no_upscale():strip_icc():fill(white):strip_exif()/f/image/4LRLWvTMfF67fZF6pCa36Mrk.jpg?f=user_large)
:no_upscale():strip_icc():fill(white):strip_exif()/f/image/jWqUCxb60oyAT38ODC2jKm1L.jpg?f=user_large)
Bovenstaand twee oude beelden om een indruk te geven van het ontwerp en de uiteindelijke “climate chamber”.
Na het plaatsen van de plexiglas behuizing was de hoop om deze in zijn volledigheid te koelen tot ~ 12-14 graden Celsius, en waar mogelijk tot zelfs lagere temperaturen (mogelijk toekomstige experimenten). De luchtvochtigheid zal in een latere stap worden bekeken.
Met goede hoop begonnen werd mijn neus al snel in de feiten gedrukt, en bleek het koelen en luchtvochtigheid beheersen in deze plexiglas “climate chamber” toch lastiger dan verwacht.
Om voor de toekomstige stappen meer gecalculeerde en doordacht te werk te gaan leek het mij dan ook slim om als leek een topic te openen op Tweakers (Kijkend naar al de aanwezige kennis).
Om hulp te kunnen bieden is het belangrijk om duidelijk idee te krijgen van wat er benodigd is en wat er al gedan is om dit te bereiken. Onderstaand daarom enkele experimenten die zijn uitgevoerd met bijhorende informatie. Tevens bevat de onderstaande informatie, onderzoek naar mogelijke werkende oplossingen. Zoals eerder benoemd ben ik al eerder met de neus op de feiten gedrukt, wellicht kunnen jullie mij juist in deze toekomstige keuzes behoeden voor grote fouten en meedenken richting een geschikte oplossing.
Experiment 1: DIY “Air Conditioning”
TLRD: experiment misluktMet de informatie van het interne volume* kan er een inschatting gemaakt worden van de benodigde BTU’s (+/- 55) om de temperatuur van 20 naar 14 dan wel 12 graden te laten zakken. Echter hoe nauwkeurig zijn de calculators online? Daar je hier niet de variabelen van de plexiglas kamer kan ingeven. 5mm plexiglas, slecht geïsoleerd en mogelijk vele kieren heeft waar lucht uit kan ontsnappen. Waarschijnlijk zal er in de praktijk veel meer BTU nodig zijn om deze temperatuur te kunnen behalen, al helemaal wanneer het binnen warmer is dan de 20C die is opgegeven.
Daar het aantal BTU benodigd niet heel hoog leek vond het eerste experiment plaats met 4 TEC 12715 Pleiter elementen (uit een voorgaand project), deze leken op het eerste gezicht in de ogen van een leek geschikt om het volume* van de “plexiglas kamer” te kunnen koelen en tevens de luchtvochtigheid te kunnen laten dalen (hopelijk tot 40 – 50%). Daar deze TEC elementen uit een voorgaand project beschikbaar waren gekomen is er toentertijd ook niet heel veel onderzoek gedaan of de 4 TEC 12715 Pleiter elementen wel genoeg BTU/h konden leveren om überhaupt aan deze wens te voldoen. Al doende leert men….
Het “plaatsen” van de 4 TEC 12715 Pleiter elementen op twee van de zijkanten van de “climate chamber” was helaas geen succes. Op de plaats waar de kristallisatie plaats vond was er geen significante temperatuur dan wel luchtvochtigheid verschil te meten. Zelfs niet na enkele uren draaien.
Helaas is er geen beeldmateriaal van de situatie toen der tijd gemaakt. Ter illustratie zie deze unit, een kant en klare oplossing die vrijwel identiek is aan de door mij gebruikte oplossing. Het “plaatsen” is gedaan door de koude kant (de 2 kleine koelblokjes + fans) in twee gemaakte gaten van 5,5 x 5,5cm te plaatsen en met deze aan het plexiglas te bevestigen met schroeven.
Experiment 2: DIY “Chiller”
TLRD: experiment grotendeels geslaagd.Zoekende naar mogelijkheden om een nog kleinere “climate chamber” te maken, kwam het idee om de koeling (vrijwel) direct boven het objectglas (waar de traan zich op bevindt) te plaatsen, met het idee dat er zo veel mogelijk warmte en luchtvochtigheid uit de “mini climate chamber” kon worden onttrokken. Echter door de beschikbare ruimte en speling met de overige onderdelen van de microscoop bleek dit nogal een uitdaging te zijn. Met veel passen en meten is het uiteindelijk gelukt om tot een “climate chamber” grote te komen van 15cm x 9cm x 2,5cm.
:no_upscale():strip_icc():fill(white):strip_exif()/f/image/x52V1EzkFVjOM88zQum3fXOh.jpg?f=user_large)
Bovenstaand is goed te zien hoe de 3D print van de “mini climate chamber” is voorzien van 2 x 4x8cm generieke koelblokken met daarop een SSD koelblokje waar een gat van 4cm in is geboord. De “achterkant” is voorzien van een 2x2cm mini fan 12V om e.v.t de lucht waar nodig te circuleren. Tevens wellicht wat lastig te zien is dat de objectglas houder is voorzien van een BME280 temperatuur en luchtvochtigheid sensor.
Met zulke afmetingen is het alleen mogelijk om te koelen door de “bulk” van de koel apparatuur buiten de microscoop / climate chamber te houden. Dit bracht me op het idee van het maken van een chiller, waarbij 4 TEC 12715 Peltier elementen geschikte koelvloeistof tot (extreem) lage temperaturen zou moeten brengen. Op voorhand was bij mij nog onduidelijk over wat voor (extreem) lage temperaturen er behaald zouden kunnen worden. Het enige gegeven uit het voorgaande experiment was dat de koude kant van de Peltier elementen al snel tussen de -5 en -15 Celsius gingen.
Rekening houdend met deze temperaturen is er gekozen voor Kemetyl (goedkoop en makkelijk verkrijgbaar en werking tot -27c). Echter moest er wel een oplossing komen voor het koelen en rondpompen van de koelvloeistof richting de “mini climate chamber”.
Voor de warme kant van de Peltier is gekozen om deze van warmte te onttrekken met oude al aanwezige CPU-koelers met bijbehorende ventilatoren. Voor de koude kant en het transport van koeling moest er gekeken worden naar een nieuwe oplossing. Om wederom het DIY-project enigszins budget vriendelijk te houden is er gebruik gemaakt van generieke goedkope water koel oplossingen zoals koelblokken en een pomp (800L/h) reservoir en flexibele slangen.
Het oog was hier gevallen om te gaan voor vier 4x8cm aluminium koelblokken, voor zowel de koude afgifte aan de Peltier kant als de koude afgifte in de “mini climate chamber”.
De “Chiller” is opgebouwd uit twee in serie geplaatste 4x8cm koelblokken, elk van deze koelblokken wordt gesandwiched door Peltier aan beide kanten (4 Peltier totaal) verbonden met de pomp zal dit gedeelte van de loop functioneren als de “chiller”
Daar foto’s meer zeggen dan woorden, onderstaand de "beun oplossing" om zo snel mogelijk een MVP te testen.
:no_upscale():strip_icc():fill(white):strip_exif()/f/image/xTzEmfuXFMsTckNiGVqLJeT1.jpg?f=user_large)
De resultaten uit dit experiment waren grotendeels geslaagd. De temperatuur wordt momenteel geregeld door de pomp aan en uit te zetten om zo min mogelijk "hysteria" te veroorzaken. (het aan en uitzetten van dan wel 1, 2, 3 of 4, Peltier elementen werkte helaas niet zo goed en zorgde voor grote temperatuur schommelingen, andere optie was wellicht PWM, echter dit was minder budget vriendelijk) Onderstaand iets meer informatie en daar plaatjes meer zeggen dan hele teksten een screenshot.
:fill(white):strip_exif()/f/image/bl6YRamDHa4sas2w1SqgZCcs.png?f=user_large)
Nu zal de gedachte wellicht zijn dit is toch exact waar je naar opzoek was kijkend naar de waardes van de temperatuur en luchtvochtigheid die worden behaald op de BME-sensor.
Eigenlijk begint hier het probleem van de chiller setup. Door dagelijks de setup te testen is gebleken dat op een gegeven moment het equilibrium wordt behaald, helemaal met dit warme weer. Na +/- 1 uur draaien zal bij meer dan 21- 22C binnen, de temperaturen aan de kant van de CPU koelers verzadigen/ oplopen. Dit zorgt er dan weer voor dat de koelvloeistof niet ~ - 15 Celsius behaald en dus uiteindelijk de “mini climate chamber” ook warmer wordt.
Uiteraard zal dit vast wel op te lossen zijn door de warme kant beter te koelen wellicht met een eigen waterkoeling loop, enkele radiators en een paar goede fans. Net als dat er vast nog heel veel inefficiëntie zit in wellicht de gebruikte koelvloeistof en de manier van koude overdracht naar de “ mini climate chamber”. Echter ben ik ook van mening dat de inefficiëntie van de Peltier elementen nou niet echt sustainable zijn voor het dagelijks uren draaien kijkend naar de energie efficiëntie. Dit moet beter kunnen, en vooral ook een minder beunhaas gehalte krijgen.
Experiment 3: DIY “Airco 2”
TLRD: experiment deels geslaagd.Update: Vandaag op 16 Juni is de chiller setup deels omgebouwd. De "mini climate chamber" module is daarbij voor dit experiment vervangen voor een oude 240mm radiator met twee 120mm fans (kapotte Corsair H100i). Hiervan is het cpu blok en pomp verwijderd is de radiator aangesloten op het chiller systeem. Vervolgens is de DIY "chiller setup" aangezet. De radiator van de Corsair H100i is vervolgens in de afgesloten plexiglas case climate chamber gezet. Voor de snelheid de fans even op een labvoeding aangesloten en verschillende voltages gegeven om te kijken bij welke snelheden deze de kamer het beste koelde (9v).
Ook hier is het wederom duidelijk net als bij de chiller setup met de "mini climate chamber" dat er op een gegeven moment het equilibrium wordt behaald, helemaal met dit warme weer. De temperaturen aan de kant van de CPU koelers verzadigen en lopen op, waardoor de Peltiers niet hun warmte kwijt kunnen. De koude kant zorgt dan niet voor genoeg koeling om de koelvloeistof van warmte te onttrekken. Onderstaand een screenshot van de temperatuur resultaten en een foto van de setup.
:fill(white):strip_exif()/f/image/5XpmAA4SfuX67GwioxPQHUhZ.png?f=user_large)
De test gestart zodra de zon van het raam was aan de voorkant, vandaar ook de drop in kamer temperatuur en de mogelijkheid om ook de climate chamber tot de juiste temperatuur te krijgen.
(Mini update; Laagste behaalde climate chamber temperatuur = 12.1c bij een kamertemperatuur van 24.6c. )
:no_upscale():strip_icc():fill(white):strip_exif()/f/image/fdinPIfRp76pAJHOBMZwz3W7.jpg?f=user_large)
:no_upscale():strip_icc():fill(white):strip_exif()/f/image/n4iVjtVDlRATEeseH7VWPbCx.jpg?f=user_large)
De setup met de 120mm radiator van Corsair H100i
*Bij dit experiment heb ik nog even geen rekening gehouden met de humiditeit, dit zal straks worden opgelost door (vloeibaar) desiccant om er voor te zorgen dat ook deze in bedwang kan worden gehouden.
Nu rest het dus om te testen hoe snel deze setup de kamer kan koel en wat er gebeurt als ik af en toe een deurtje open. Tevens zal ik kijken naar mogelijkheden om de kamer beter te isoleren waar nodig.
Deze simpele test geeft me eigenlijk heel veel vertrouwen in het kiezen voor een DIY mini airco. Ik heb het idee dat met een chiller die beter koelt (koelvloeistof zit nu op ~ 5c) dat het koelen van de ruimte op deze manier het meest efficient is. Door gebruik te maken van twee dunne 120mm radiators met fans achter in de climate chamber 1 links 1 rechts elk met een 120mm fan de situatie zeker haalbaar is.
Mogelijke toekomstige oplossingen:
Hier komt dan ook jullie expertise en hulp te pas! Onderstaand heb ik enkele opties/ ideeën die zijn opgedaan na aanleiding van de bovenstaande experimenten uitgewerkt, in combinatie met wat vooronderzoek gerelateerd aan bestaande producten. Hoogstwaarschijnlijk zijn er nog vele andere opties die wellicht ook nog eens beter zijn en sta dan ook open voor jullie feedback en ideeën.Airco:
Voor een bestaande airco unit gaan die zeker weten het volume kan koelen tot 12-14 graden en waar mogelijk lager (voor toekomstige experimenten). Uiteraard zie ik veel mensen online die oude of goedkope airco’s zelf strippen en ombouwen naar koel oplossingen. Een andere optie die ik tegenkwam was deze airco waarbij dit niet nodig zou zijn meer info hier. Simpel gezegd de 2 slangen aansluiten op de "climate chamber" en het relais verbinden met de huidige NODE MCU en deze sturen op de BME280 temperatuur. Echter zoekend naar NL/ Europese alternatieven ben ik eigenlijk nergens op terecht gekomen.
Mijn vragen bij een optie als deze aan jullie zijn:
- Zou een airco in deze situatie werkbaar gemaakt kunnen om de “climate chamber te kunnen koelen tot de gewenste temperaturen?
- Hoeveel BTU/h capaciteit zou werkelijk nodig zijn
- Iemand bekend met lokale bedrijven die voor gelijke prijzen mij zou kunnen helpen om dit te realiseren? of zulke producten aanbieden?
- Mocht dit beter te doen zijn met losse elementen, compressor condensor, etc Is er iemand met ervaring die mij hier wellicht verder mee kan helpen?
Chiller:
Daar het tweede experiment heeft geleid tot een MVP ben ik verder gaan zoeken naar mogelijke commerciële oplossingen die worden aangeboden omtrent Chillers en ben ik terecht gekomen bij producten S&A of andere kopieën van hun product CW-5200. Dit product wordt voornamelijk gebruikt voor het koelen van CO2 lasers en CNC spindels, en aangezien hier op Tweakers veel mensen zijn die gebruik maken van deze technieken, hoop ik wellicht een antwoordt te kunnen krijgen op de verschillende vragen die hier nog open staan.
Naast de S&A CW5200 chillers ben ik tevens bij het bedrijf dat de mini airco units aanbiedt terecht gekomen bij de chillers die ze aanbieden, coldplate, coaxial, voor de documentatie zie link. Deze zou net als de airconditioner unit weinig modificaties nodig hebben mits deze de doel temperaturen kan behalen van de koelvloeistof. Simpel gezegd de 2 slangen aansluiten op de koelblokken van de "mini climate chamber" en het relais verbinden met de huidige NODE MCU en deze sturen op de BME280 temperatuur. Echter zoekend naar NL/ Europese alternatieven ben ik eigenlijk nergens op terecht gekomen.
Mijn vragen bij een optie als deze aan jullie zijn:
- Zou het mogelijk zijn om een CW-5200 te modificeren zodat deze de koelvloeistof Kemetyl of glycerol water oplossing zou kunnen koelen tot -20 a -25 Celsius? Ik neem aan dat dit een kwestie is van het omzeilen van de huidige thermostaat? Uiteraard is dan de vraag of deze de capaciteit heeft om de 9liter? Totaal binnen een redelijke tijd te koelen tot de gewenste temperatuur.
- Iemand bekend met lokale bedrijven die voor gelijke prijzen mij zou kunnen helpen om dit te realiseren? of zulke producten aanbieden?
- Mocht dit beter te doen zijn met losse elementen, compressor condensor, etc Is er iemand met ervaring die mij hier wellicht verder mee kan helpen?
Anders:
Wellicht hebben jullie nog inspiratie zoals bijvoorbeeld: YouTube: Revolutionary Air Conditioner!, helaas is deze setup te groot en bulky en produceerd deze vrij veel geluid.
Wellicht is het handig om te vermelden dat het aanwezige budget niet al te groot is. Het (kunst) project mag dan wel uit de hand gelopen zijn, helaas is dat niet het geval met het budget dat beschikbaar is. Kijkend naar de bovenstaande opties zit het bedrag toch al snel aan de 500 - 600 euro maar wellicht zijn er betere betaalbare opties. Zo niet dan zal het budget moeten worden opgerekt / aangepast.
Tevens zal er rekening gehouden moeten worden met dat ik een kantoor deel met anderen, geluid niveau dient daar dan ook bij te passen.
Hopelijk is dit lange verhaal en en idee goed genoeg te volgen, mochten er echter nog vragen zijn dan hoor ik het uiteraard graag. Dank alvast voor al jullie hulp
[ Voor 34% gewijzigd door Macsylver op 16-06-2021 16:18 . Reden: te vroeg op verstuur gedrukt ]
The Centrifuge Camera & Micrograph Stories & Imaginarium of Tears
:strip_exif()/u/69356/crop6703a7ee02efa.gif?f=community)
:strip_icc():strip_exif()/u/92491/crop64a1593f33a7b_cropped.jpg?f=community)
/u/401159/crop55ef036501bc8.png?f=community)