เนื่องจากความต้องการระดับการป้องกันการรั่วซึมในวงการอิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์ ระบบจ่ายไฟแรงต่ำ และอุตสาหกรรมโฟโตโวลเทอิกส์มีความเข้มงวดมากขึ้นอย่างต่อเนื่อง การทดสอบฝนเทียมที่สามารถ “ทำซ้ำได้ วัดผลได้ ตรวจสอบย้อนกลับได้” จึงได้แทนที่วิธี “สาดน้ำแล้วมอง” แบบดั้งเดิม และกลายเป็นเครื่องมือหลักในการตรวจสอบประสิทธิภาพการปิดผนึก ห้องทดสอบฝนสมัยใหม่สามารถจำลองสภาพการณ์ที่ซับซ้อน เช่น ฝนธรรมชาติ น้ำกระเซ็นจากถนน และน้ำฉีดแรงสูงจากการล้างรถ ให้ครบถ้วนในห้องทดลองเดียว ครอบคลุมตั้งแต่ระดับ IPX1 ถึง IPX6K รวมถึงรอบการทดสอบแบบพิเศษ เช่น ฝนพัด น้ำแข็ง และฝนที่มีความชื้นสูงและร้อน
บทความนี้ใช้ขั้นตอนการทดสอบสามขั้น (หยดน้ำ ฝนแรงสูง และฝนพัด) เป็นโครงสร้างหลัก เพื่อทบทวนเชิงระบบเกี่ยวกับหลักการทางเทคนิค ขอบเขตพารามิเตอร์ และประเด็นสำคัญด้านการควบคุมคุณภาพ เพื่อใช้เป็นข้อมูลอ้างอิงสำหรับการพัฒนา การทดสอบ และการเลือกอุปกรณ์
โครงสร้างระบบของห้องทดสอบฝน
โมดูลจ่ายน้ำ: ถังแสตนเลส 316L แบบหมุนเวียนปิด ตัวกรองหลายขั้น (ถุงกรอง 50 µm + คาร์ทริดจ์ 1 µm) ปั๊มคงความดันความถันผันแปร (0–600 kPa แบบไม่มีขั้น) น้ำมาตรฐานเป็นน้ำกลั่น (< 5 µS cm⁻¹) เพื่อป้องกันการอุดตาของหัวฉีด
เมทริกซ์การพ่น
a) โซนหยดน้ำ: แผ่นเจาะเลเซอร์ SUS304 รู Ø 0.4 mm ห่างกัน 22–25.4 mm เปิด 1.8 % ห้องด้านหลังคงความดัน 10 ± 0.5 kPa ให้อัตราการหยด 1.0–2.0 mm ต่อนาที
b) โซนฝนแรงสูง: หัวฉีดแฟนแบน ISO 12103-1 A2 จำนวน 1 ตัวต่อ 0.56 m² มุมพ่น 60° ความดันทำงาน 276 ± 10 kPa เส้นผ่านศูนย์กลางหยาดฝน 2.3 mm (สอบเทียบด้วยเครื่องวัดขนาดอนุภาคด้วยเลเซอร์)
c) โซนฝนพัด: อุโมงค์ลมแบบวงแหวน พัดลมแกน 0.5–10 m s⁻¹ ควบคุมความถัน ความแปรปรวนลม ≤ 10 % ใช้ anemometer อัลตราโซนิก 3 มิติสอบเทียบหน้าตัวอย่าง 1 m หัวฉีดอยู่ที่ทางออกคอนทราค์ ช่วงหยาดฝน 0.5–4 mm มุมเบน 0–45°
การกู้คืนและวัด: ตะแกรงพื้น → ถังตะกอนแบบหมุน → มิเตอร์โฟลว์แม่เหล็กไฟฟ้า (± 0.5 % RDG) วัดการรั่วและปริมาณฝนแบบเรียลไทม์
การตรวจสอบและย้อนกลับ: PLC บันทึกความดัน โฟลว์ ความเร็วลม และอุณหภูมิน้ำ (18 ± 5 °C) พร้อมกระตุ้นกล้องอุตสาหกรรม 4 K สามารถใส่สารเจือปน fluorescein 0.2 g L⁻¹ ให้ความละเอียดจุดรั่ว ≤ 0.1 mm ใต้แสง UV-A
รายละเอียดขั้นตอนการทดสอบสามขั้น
2.1 การทดสอบหยดน้ำ (จำลองหยดน้ำจากหลังคาหรือฝนเล็กน้อย)
precondition: 4 ชม. ที่ 23 °C / 50 % RH เพื่อขจัดความชื้นผิว
ติดตั้ง: ผิวทดสอบแนวราบ แผ่นเจาะเลเซอร์ห่าง 200 ± 20 mm กั้นข้างด้วยอะคริลิก
พารามิเตอร์: 1.0 mm ต่อนาที 10 นาที (ขีดล่าง IPX1) เพิ่มขึ้นเป็น 3.0 mm ต่อนาทีทีละ 10 นาทีสำหรับการทดสอบที่เข้มงวดขึ้น
การยอมรับ: คราบภายใน < 0.5 cm² และไม่มีสายน้ำ จุดเรืองแสงถ่ายภาพและติดตามที่มา
2.2 ฝนแรงสูง (จำลองฝนถล่มหรือล้างรถ)
เปลี่ยน: ภายใน 30 วินาทีหลังหยดน้ำ
การวาง: หัวฉีดบนด้านบนและสี่ด้าน ≥ 1 กรวยต่อ 4.8 cm² ทับซ้อน 15–25 % ตรวจด้วยโปรเจกเตอร์เลเซอร์
ความดัน/โฟลว์: 276 kPa ให้ 12.5 L ต่อนาทีต่อหัว รวม 30 นาที อุณหภูมิช็อก 5–85 °C เป็นทางเลือก
QC: วัดความดันทุก 60 วินาที ชดเชย ±5 % กล้อง 1 000 fps ตรวจรูปกรวย
2.3 ฝนพัด (จำลองขับเร็วหรือพายุ)
สนามลม: สอบเทียบ 1 3 6 9 m s⁻¹ รถทั่วไป 9 m s⁻¹ ไฟ 6 m s⁻¹
ควบคุมหยด: วาล์วเข็ม + อัลกอริทึมสองเฟส 0.5–4 mm มัธยฐาน 1.8 mm fluorescein 0.2 g L⁻¹
มุมเบน/เวลา: 0–45° ทีละ 15° ๆ ละ 10 นาที รวม 40 นาที หมุนตัวอย่าง 180°
เกณฑ์ผ่าน: ทดสอบไฟ 500 VDC ≥ 10 MΩ ภายใน 2 ชม. ไม่มีน้ำภายใน ลึก < 0.1 mm ถ้ามี ปัจจัยสำคัญและการควบคุมคลาดเคลื่อน คุณภาพน้ำ: แคลเซียม/แมกนีเซียมสูงเปลี่ยนมุมกระแทก เปลี่ยนน้ำกลั่นทุก 50 ชม. pH 6.5–7.2 การสึกหัวฉีด: รูขยาย ~4 % หลัง 200 ชม. โฟลว์ +6 % ตรวจโปรเจกชันรายเดือน การ coupling ลม-หยด: ใช้เลขสโตรส์ ให้เบน ≤ 10° สำหรับหยด 4 mm ที่ 9 m s⁻¹ การติดตั้งตัวอย่าง: ความถึงธรรมชาติ > 150 Hz หลีกเลี่ยงการสั่น
รายงานผลและการย้อนกลับข้อมูล
รายงานครบถ้วนมี: มาตรฐาน รูปก่อน/หลัง เส้นกราฟเรียลไทม์ รูปรั่วเรืองแสง ผลทดสอบไฟ งบไม่แน่นอน (โฟลว์ ±0.5 % ลม ±2 % ขนาดหยด ±5 %) เก็บเข้ารหัสใน MES ≥ 10 ปี พร้อม QR-Code
การเลือกอุปกรณ์และการดูแลรักษา
ขนาดภายใน: ≥ 130 % ขนาดตัวอย่าง แบตรถแนะนำ 3 × 2 × 2 m³
วัสดุ: 316 L ทั้งหมด รอยเชื่อม Ra ≤ 0.8 µm
ระบบควบคุม: Ethernet/IP & CAN รีโมท OTA มีแม่แบบ FAT/SAT/IQ/OQ/PQ
ตารางดูแล:
รายวัน – ระบายน้ำ ตรวจ UV
รายสัปดาห์ – เข็มทำความสะอาดหัวฉีด ตรวจ ∆P ไส้กรอง
รายเดือน – สอบเทียบ anemometer & flow meter ภายนอก
รายปี – เทียบเครื่องมือทั้งระบบ เปลี่ยนซีลยาง
บทสรุป
ขั้นตอนสามขั้น “หยด – ฝนแรง – ฝนพัด” บีบเวลาการเปิดรับสภาพอากาศนอกห้องเป็นวงรอบ 90 นาที พร้อมสารเรืองแสง ภาพความเร็วสูง และข้อมูลวงปิด ทำให้การรั่วมองเห็นได้ ความเสี่ยงวัดได้ การปรับปรุงย้อนกลับได้ ด้วยระบบไฟฟ้าแรงสูง ระบบช่วยขับ และแบตเตอรี่นอกอาคารที่ขยายตัว การทดสอบฝนในอนาคตจะพัฒนาสู่พลังงานสูง (IPX9K 80 °C 80 bar) สภาพการณ์ซับซ้อน (หมอกเกลือ + ฝน + วงรอบน้ำแข็ง) และ AI ตัดสินออนไลน์ องค์กรต้องพัฒนาฮาร์ดแวร์ อัลกอริทึม และการตีความมาตรฐานพร้อมกัน เพื่อนำในการแข่งขันด้านการป้องกันการรั่วทั่วโลก