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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Mikrocontrollerschaltung für Dauerbetrieb auslegen


Autor: Luky S. (luky)
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Ich habe eine kleine Messchaltung mit AVR, Temperatursensoren und 
einigen Schließkontakten und soll diese jetzt für den Dauerbetrieb 
(mehrere Jahre 24/7) Die Spannugnsversorgung ist 24V und nicht teil des 
Projektes.
Welchen Spannungswandler soll ich nehmen? Verlustleistung ist 
prinzipiell egal da es sich um eine stationäre Anlage handelt.
Gibt es allgemein zu beachtende Dinge?

Autor: 3348 (Gast)
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Elkos vermeiden. die trocknen aus.

Autor: Daniel B. (inox5) Benutzerseite
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Elkos -> Tantalkondensatoren
Linearregler benutzen -> redudant auslegen
mecanische Belstungen vermeiden -> Lötstopplack
Batterien vermeiden, wenn dann Lithium-Zellen z.B. CR202
Feuchtigkeit vermeiden
Relaise vermeiden

mfG
Inox

Autor: Winfried (Gast)
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Also Elkos halten schon 15-30 Jahre bei Zimmertemperatur. Letztens habe 
ich bei 24/7 Geräten Elkos tauschen müssen, die nach 15 Jahren und 40 
Grad nun am Ende waren. So tragisch ist es also nicht, wenn die 
Temperaturen nicht sonderlich hoch sind.

Ich würde auf jeden Fall darauf achten, das Bauteile nicht sonderlich 
warm werden, Widerstände, Transistoren und Dioden z.B. leistungsmäßig 
lieber etwas überdimensionieren.

Natürlich für den Worst-Case noch für ausreichend Kühlung sorgen. Klar 
auch, dass der Watchdog den Prozessor aus undefinierten Zuständen 
rausboxen sollte, falls der mal wegen EMV einen Schluckauf bekommt. Auch 
ein Reset-Knopf irgendwo versteckt kann mitunter sinnvoll sein.

Autor: Gast (Gast)
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Was ist 24/7 ?

Autor: ich halt (Gast)
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24 stunden un 7 tage die woche?!;)

Autor: Gast (Gast)
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Danke

Autor: Gast (Gast)
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Und wie viele Wochen im Jahr? ;-)

> mecanische Belstungen vermeiden -> Lötstopplack

Seit wann verhindert/minimiert Lötstopplack mechanische Belastungen?

Autor: Luky S. (luky)
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Wie kann ich Linearregler redundant auslegen? Einfach parallelschalten 
geht ja nicht. Gibts da ev. spezielle?

Autor: kommutator (Gast)
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Winfrieds Tips sind gut:

Wenn Du Elkos von der Kapazität her überdimensionierst, kannst Du 
teilweise den Verlusten durch Austrocknen entgegenwirken. Außerdem würde 
ich ebenfalls darauf achten, dass Du Elkos aus "besseren" Baureihen 
nimmst, die schon auf eine kleine MTBF hin ausgelegt sind nimmst.

Weiterhin guter Tip: Wärme möglichst vermeiden und lieber 
überdimensionieren. Ein 7805 der ohne Kühlkörper siedend heiss wird, 
hält mit Sicherheit nicht so lange wie einer, der nur lauwarm wird.

Du sprichst von Spannungswandler... meinst Du DC/DC-Wandler? Wenn Du 
galvanische Trennung brauchst (klingt bei einer Mess-Elektronik nicht 
unwahrscheinlich) solltest Du auch den DC/DC überdimensionieren und für 
gute Kühlung sorgen. Wenn es geht, lieber Passiv kühlen, denn Lüfter 
leben nicht ewig...

Die Schliesskontakte... meinst Du damit Relais? Wenn ja, dann würde ich 
statt ner einfachen antiparallelen Diode zum Funkenlöschen noch eine 
Zenerdiode spendieren: Das Relais fällt dann wesentlich schneller ab -> 
die Kontakte leben länger. Google mal nach "coil suppression".


ESD/EMV... da gibt es ein paar gute Tipps aus dem Automobilbereich, was 
man beim Leiterplattenlayout berücksichtigen sollte:
http://www.rotinsoft.com/ecn_info/uploads/GMW3097G...
http://www.fordemc.com/docs/requirements.htm
EMV/ESd-gerechte Schaltungsauslegung bzw. Design führt grundsätzlich zu 
einer kleinern Rate an Feldausfällen...

Autor: Luky S. (luky)
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Gal. Trennung ist nicht notwendig. Ich muss nur aus den 24V +-10% meine 
sauberen 5V + 3,3V erzeugen (je ca. 100mA) und auch in 10 Jahren soll 
die Spannung stabil sein.
Die Temperaturen schwanken leider ziemlich stark da sich das Gerät in 
einem GFK-Gehäuse im Freien befindet. Im Winter kanns -10° haben und im 
Sommer scheint die Sonne drauf (70°?)

Autor: SiMa (Gast)
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@kommutator
Leider funktioniert Dein erster Link (zumindest bei mir) nicht. Kannst 
Du ihn bitte korrigieren? Danke!

Autor: Lötkünstler (Gast)
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Um eine Elektronik mit hoher Zuverlässigkeit zu erhalten.
geht z.B. die Industrie folgenden Weg.
1.Alle verwendeten Bauteile auf Ihre Spezifikation prüfen ob diese
  innerhalb der Toleranz liegen und konstruktiv Reserven vorsehen.
2.Im Prüffeld alle Funktionen der gelieferten Bauteile prüfen.
3.Burn in.Voraltern durch simulierte Klimaänderung im Klimaschrank
  im Normalbetrieb um die statistische Aufallquote entsprechend
  zu vermeiden.
4.Bei der Konstruktion auf ausreichende Kühlung achten (auch bei
  evtl.Wärmezufuhr von außen)
5.Evtl. auf Material mit Militätspezifikation ausweichen.
6.Bei Netzversorten Schaltungen Vorsorge gegen Überspannung sorgen.
7.Beten, (kann nie schaden)


Bei kleinen Stückzahlen lohnt sich der eine oder andere Aufwand
vielleicht nicht, aber auf Burn in sollte man da nicht verzichten.
Mit eine bischen Einfallsreichtum kann man das auch zu Hause noch
realisieren. (Backofen 60Grad-Kühlschrank 0Grad, 5-10mal je eine
1/2Stunde wechselnd)

Dann müßte die Elektronik ausreichend vorgealtert sein damit
diese nicht innerhalb des problematischen halben Jahres nach der 
Inbetriebnahme ausfällt.

Lötkünstler

<Mit der Lizenz zum löten>

Autor: Latissimo (Gast)
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Mal ne ehrliche Frage!


Ist dieses Voraltern wirlich eine gute Sache?

Oder ist das vielmehr folgendem zuzuordnen: Wie kann ich meine Schaltung 
vorsätzlich an Altersschwäche unbrauchbar machen?

Autor: 3348 (Gast)
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Nein, denn die schlechten Bauteile fallen frueher aus.

Autor: Mensch Z (Gast)
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eine vorgealterte Schaltung ist nicht mit einer Prostituierten zu 
vergleichen !

Autor: Matthias (Gast)
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Das mit dem Voraltern ist darin begründet, dass statistisch belegt 
wurde, dass die meisten Ausfälle von Bauteilen kurz nach der Produktion 
oder nach einer langen Lebensdauer auftreten. Um die Eintagsfliegen vor 
der Verwendung in Baugruppen herauszufischen werden die Bauteile 
vorgealtert.

Übrigends: Die MTBF gibt die Zeit an, nach der ein Fehler mit hoher 
wahrscheinlichkeit auftreten KANN. Also sollte man eine möglichst lange
MTBF anstreben

@kommutator: >...die schon auf eine kleine MTBF hin ausgelegt...

Ganau das Gegenteil! ;-)

Autor: Jankey (Gast)
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stimmt, eine vorgealtetet schaltung ist nicht so teuer ^^

also ich habs so gemacht.:
- Nur Tantals
- hab mir einen Stepdown geleistet
- uC: 2051
- den Leistungsteil 3x überdimensioniert.

und der uC arbeitet seit 4 Jahren zuverlässig in meinem Auto und steuert 
die Zentralverriegelung und ist noch nie ausgefallen.

lg

Autor: I_ H. (i_h)
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Ich kenne mich mit dem Thema zwar nicht aus, hab aber schon 
verschiedentlich gehört, dass gealterte Tantals in Flammen aufgehen 
können.

Autor: lötkünstler (Gast)
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Ich habe Tantal`s nur durch Überspannung mal abgefackelt.

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