Luftschleuse bauen: Aufbau, Steuerung, häufige Fehler

Eine Luftschleuse lässt dich hinaus, ohne dass die Luft der Basis mitkommt. Das Prinzip ist einfach: eine kleine Kammer zwischen zwei Türen, die vor jedem Öffnen auf den Druck der Seite gebracht wird, zu der du willst. Gute Schleusen holen die Luft der Kammer zurück, statt sie nach draußen zu blasen.

Die Teile#

• Zwei Schleusentüren – eine zur Basis, eine nach draußen. Jede hält 1000 kPa Druckunterschied und braucht 25 W. Für breite Durchgänge gibt es die Airlock Wide.
• Eine Kammer dazwischen, am einfachsten eine Zelle im großen Raster: 2 × 2 × 2 m, also 8000 Liter.
• Eine Aktive Lüftung in der Kammer. Sie pumpt die Kammer leer (Modus 1, Inward) und wieder voll (Modus 0, Outward).
• Ein Pufferspeicher an der Rohrleitung der Lüftung, etwa ein kleiner Tank. Dort parkt die Kammerluft, solange du draußen bist.
• Ein Gassensor in der Kammer.
• Ein Hebel als Bedienelement und ein IC-Gehäuse mit Chip.

Strom und Daten müssen alle Geräte erreichen. Die Türen und die Lüftung brauchen Strom, der Sensor nur Daten.

Was ein Zyklus bewegt#

Die Kammer mit 8000 Litern braucht bei 100 kPa und 20 °C:

• n = 100 · 8000 / (8,3144 · 293,15) ≈ 328 mol

Die aktive Lüftung bewegt je Takt höchstens 10 kPa, in dieser Kammer also rund 33 mol. Ein Zyklus dauert damit mindestens zehn Takte, also fünf Sekunden – in jede Richtung. Mit einer Powered Vent (20 kPa je Takt) halbiert sich die Zeit.

Der Puffer muss genug Luft für eine Füllung enthalten. Um die Kammer auf 95 kPa zu bringen, brauchst du rund 312 mol. Ein kleiner Tank mit Rohr (zusammen etwa 6100 Liter) braucht dafür bei 20 °C mindestens 312 · 8,3144 · 293,15 / 6100 ≈ 125 kPa. Füll den Puffer einmal mit etwas Reserve, danach wandert dieselbe Luft hin und her.

Das Programm#

Der Hebel gibt den Wunsch vor: 0 heißt „innen offen“, 1 heißt „außen offen“. Das Programm schließt beide Türen, pumpt die Kammer leer oder voll und öffnet dann die richtige Tür. Benenne die Geräte mit dem Etikettierer wie in den HASH-Zeilen.

# Luftschleuse mit Hebel: 0 = innen offen, 1 = aussen offen
define TUER -2105052344        # Luftschleuse (StructureAirlock)
define LUEFTUNG -1129453144    # Aktive Lueftung (StructureActiveVent)
define SENSOR -1252983604      # Gassensor (StructureGasSensor)
define HEBEL 1220484876        # Hebel (StructureLogicSwitch)
define NINNEN HASH("Schleuse Innen")
define NAUSSEN HASH("Schleuse Aussen")
define NLUEFT HASH("Schleuse Lueftung")
define NSENSOR HASH("Schleuse Sensor")
define NHEBEL HASH("Schleuse Hebel")
define VOLL 95                 # kPa, ab hier innen oeffnen
define LEER 1                  # kPa, ab hier aussen oeffnen
define ZIELVOLL 101            # kPa, Fuellziel der Lueftung
define ROHRMAX 20000           # kPa, Rohr hoechstens so voll pumpen
alias wunsch r0
alias druck r1
alias zustand r2               # 0 = innen offen, 1 = aussen offen

move zustand -1                # beim Start einmal sicher durchlaufen
start:
yield
lbn wunsch HEBEL NHEBEL Open 0
bnan wunsch start              # kein Hebel mit diesem Namen
beq wunsch zustand start       # nichts zu tun
# --- 1. beide Tueren schliessen ---
sbn TUER NINNEN Open 0
sbn TUER NAUSSEN Open 0
sleep 2                        # Tueren Zeit zum Schliessen geben
beqz wunsch fuellen
# --- 2. leer pumpen, dann aussen oeffnen ---
sbn LUEFTUNG NLUEFT Mode 1     # 1 = Inward, setzt Zieldruecke zurueck
yield                          # Modus greift erst nach dem Takt
sbn LUEFTUNG NLUEFT PressureExternal 0
sbn LUEFTUNG NLUEFT PressureInternal ROHRMAX
sbn LUEFTUNG NLUEFT On 1
leeren:
yield
lbn druck SENSOR NSENSOR Pressure 0
bnan druck leeren
bgt druck LEER leeren          # noch zu viel Luft in der Kammer
sbn LUEFTUNG NLUEFT On 0
sbn TUER NAUSSEN Open 1
move zustand 1
j start
# --- 3. fuellen, dann innen oeffnen ---
fuellen:
sbn LUEFTUNG NLUEFT Mode 0     # 0 = Outward
yield                          # erst den Reset abwarten
sbn LUEFTUNG NLUEFT PressureExternal ZIELVOLL
sbn LUEFTUNG NLUEFT PressureInternal 0
sbn LUEFTUNG NLUEFT On 1
fuellwarten:
yield
lbn druck SENSOR NSENSOR Pressure 0
bnan druck fuellwarten
blt druck VOLL fuellwarten     # noch nicht genug Luft
sbn LUEFTUNG NLUEFT On 0
sbn TUER NINNEN Open 1
move zustand 0
j start

So liest du es:

1. zustand merkt sich, welche Tür zuletzt geöffnet wurde. Der Startwert −1 sorgt dafür, dass beim ersten Durchlauf ein vollständiger Zyklus läuft.
2. Ändert sich der Hebel, schließen zuerst beide Türen. sleep 2 gibt ihnen zwei Sekunden.
3. Die Lüftung bekommt zuerst ihren Modus, nach einem yield dann die Zieldrücke. Diese Reihenfolge ist wichtig: Das Setzen von Mode überschreibt bei der aktiven Lüftung beide Zieldrücke, und laut Spielcode passiert das erst nach dem Chip-Takt. Ohne das yield wären die im selben Takt geschriebenen Drücke gleich wieder weg.
4. Die Warteschleifen leeren und fuellwarten laufen, bis der Sensor den Zielwert meldet. Erst dann öffnet die passende Tür.

Wie lbn und sbn mit Namen arbeiten, steht in IC10: Gerät per Name steuern. Ohne eigenes Programm geht es auch mit der Platine Luftschleuse in einer Konsole.

Häufige Fehler#

• Mode in jedem Takt schreiben: Jedes Setzen des Modus stellt die Zieldrücke der aktiven Lüftung zurück. Schreib Mode nur, wenn sich die Richtung ändert, und direkt danach die Drücke.
• Kein Puffer: Ohne Speicher an der Lüftungsleitung steigt der Rohrdruck beim Leerpumpen schnell, und die Lüftung stoppt an ihrem Grenzwert für das Rohr. Die Kammer wird nie leer.
• Puffer leer: Ist der Speicher zu klein gefüllt, wird die Kammer nicht mehr voll, und die Innentür öffnet nie. Rechne mit der Formel oben.
• Schwache Kammerwände: Die Türen halten 1000 kPa, eine Eisenwand nur 200 kPa, eine Kompositwand 300 kPa. Die schwächste Fläche der Kammer bestimmt die Grenze.
• Zwei Sensoren, falscher Batchmodus: Mit Batchmodus 0 bekommst du den Mittelwert. Mit 1 (Sum) würden zwei Sensoren mit je 100 kPa zusammen 200 kPa melden.
• Zu große Kammer: Jede zusätzliche Zelle bringt rund 328 mol mehr Luft und verlängert jeden Zyklus mit der aktiven Lüftung um mindestens fünf Sekunden.

Wohin weiter#

• Atmosphäre und Druck – Wandgrenzen und die Gasgleichung
• Pumpen, Ventile und Druckregler: welches Bauteil wofür – Lüftungen und Pumpen im Vergleich
• Tanks und Gasspeicher: Größen, Isolierung, sicher füllen – den Puffer richtig auslegen
• IC10-Kurs: IC10-Akademie, Akademie: Hysterese