Hallo Forum!
Ich habe ein Problem mit einer kleine Platine, auf der ein Tiny 44
werkelt.
Er mißt unter anderem die Temperatur und gibt diese über eine TX-Leitung
aus.
Sobald die Baugruppe im Gehäuse verschraubt wird(fest), hat die
Temperaturmessung eine Abweichung von bis zu 5 Grad, sind die Schrauben
nur lose Angezogen ist alles normal. Der Tiniy sitzt genau zwsichen zwei
Schrauben, Abstand Außenkante IC <> Schraube ca. 2mm.
Der IC ist also empfindlich gegen mechanische Spannungen, andere
Bauteile schließe ich aus, da die Temperaturmessung intern ist.
Kennt jemand dieses Phänomen?
Ursache sind Offsetspannungen, hervorgerufen durch den Piezoeffekt.
Die Baugruppe scheint mechanisch etwas ungünstig gebaut zu sein.
Bei ICs führt die mechanische Spannung vielleicht nur zu Messfehlern,
aber ein SMD-Kerko kann auch leicht brechen, ohne, dass man es von außen
erkennt!
Tiny schrieb:> hat die Temperaturmessung eine Abweichung von bis zu 5 Grad
Von was weicht diese Temperatur ab? In welche Richtung ist diese
Abweichung?
Ein Tiny 64 kann doch selbst keine Temperatur messen? Sondern
bestenfalls eine Spannung oder eine Frequenz, eine Zeit o.a. , je nach
Sensor und seiner Schaltung?
Wie wärs also mit einem Schaltbild wie der Sensor mit dem Atiny
zusammmenarbeitet und einem Bild der Montage des Sensors?
Die Temperatur ändert sich von vor dem Schrauben festziehen zu nachher
um bis zu 5 Grad nach oben und geht nach dem Schrauben lösen wieder auf
den ursprünglichen Wert zurück.
Peter R. schrieb:> Ein Tiny 64 kann doch selbst keine Temperatur messen? Sondern> bestenfalls eine Spannung oder eine Frequenz, eine Zeit o.a. , je nach> Sensor und seiner Schaltung?
Wenn man beim Tiny 44 ADMUX auf ADC8 setzt, misst er intern die
Temperatur.(Tabelle 16-4 im Datenblatt, bei mir Seite 146)
Ich habe alle Teile vom Board gelötet und der Effekt ist immer noch da,
es liegt also am Tiny.
Wenn ich das Board mit den Händen unter Spannung setzte habe ich den
gleichen Effekt, in einer Richtung geht die Temperatur hoch, in die
andere Richtung runter.
JoKu schrieb:> Ursache sind Offsetspannungen, hervorgerufen durch den Piezoeffekt.
Scheint mir plausibel!
Ich bilde mir ein, dass da mal was ähnliches auf hackaday war... nur
glaube ich mich daran erinnern zu können, dass es da um taktfrequenz und
druck bei einem PIC ging...
Piezo Effekte in Halbleitern gibt es massig... => google suche "piezo
effect cmos"
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Ist der direkt verlötet? Dann hätte ich da einfach mal einen Socket
ausprobiert, der sollte die mechanischen Spannungen halbwegs abfangen.
Geht bei QFN allerdings nicht. :-(
Tiny schrieb:> Sobald die Baugruppe im Gehäuse verschraubt wird(fest), hat die> Temperaturmessung eine Abweichung von bis zu 5 Grad,
Dann solltest Du vielleicht noch mal ordentlich Geld in die Hand
nehmen und 1ct zusätzlich für eine externe Diode zur Temperatur-
messung investieren.
Hi
>Wenn ich das Board mit den Händen unter Spannung setzte habe ich den>gleichen Effekt, in einer Richtung geht die Temperatur hoch, in die>andere Richtung runter.
Ist doch prima zur Einstellung der genauen Temperatur geeignet. Diese
internen "Temperaturfühler" sind eh mit einem größeren Fehler behaftet
und ohne Kalibrierung praktisch unbrauchbar.
MfG Spess
Harald W. schrieb:> Dann solltest Du vielleicht noch mal ordentlich Geld in die Hand> nehmen und 1ct zusätzlich für eine externe Diode zur Temperatur-> messung investieren.
Lösungsansätze gibt es viele, am einfachsten vergrößert man den Abstand
zwischen Schraublöchern und Tiny oder setzt extra noch Frässchlitze zur
Entkopplung.
spess53 schrieb:> Ist doch prima zur Einstellung der genauen Temperatur geeignet. Diese> internen "Temperaturfühler" sind eh mit einem größeren Fehler behaftet> und ohne Kalibrierung praktisch unbrauchbar.
Fehler wodurch? Wenn die Tinys einmal kalibriert sind, ist die
Temperaturmessung ziemlich genau. Von der Versorgungsspannung wird die
Temperaturmessung wenig beeinflusst.
Halte den mechanischen Stress von deinem Mikrocontroller fern. So etwas
kann man per Schlitz erreichen. Hab ich öfters bereits auf
(Mess)platinen gesehen, dass einzelne ICs derart entkoppelt waren.
Einfach "rauskalibrieren" wäre mir zu gefährlich. Was, wenn sich die
mechanische Spannung über die Lebensdauer ändert? (Materialermüdung,
Lockerung der Schrauben, Temperaturänderung/ausdehnung, etc.)
Hi
>Fehler wodurch? Wenn die Tinys einmal kalibriert sind, ist die>Temperaturmessung ziemlich genau. Von der Versorgungsspannung wird die>Temperaturmessung wenig beeinflusst.
Das liest sich in der AppNote irgend wie anders.
MfG Spess
Schraube, mechanische Spannung, Piezo-Effekt, ...
Der simpelste Sensor für mechanische Spannung ist eine
miese Lötstelle, oder ein Haar-Riss in der Leiterplatte.
Auch wenn er nur den Anschluss "unwichtiger" Bauelemente
betrifft...
Der interne Temperatur-Sensor von tiny-µCs ist da eher
ungeeignet.
Aber ich will den Esoterikern nicht den Spaß rauben!
Jacko schrieb:> Der interne Temperatur-Sensor von tiny-µCs ist da eher> ungeeignet.>> Aber ich will den Esoterikern nicht den Spaß rauben!
Gibt's auch irgendwelche Argumente oder nur Rumgeschwurbel???
Hi
>Gibt's auch irgendwelche Argumente oder nur Rumgeschwurbel???
Sind das denn
>Fehler wodurch? Wenn die Tinys einmal kalibriert sind, ist die>Temperaturmessung ziemlich genau. Von der Versorgungsspannung wird die>Temperaturmessung wenig beeinflusst.
Argumente oder einfach nur Rumgeschwurbel?
MfG Spess
Tiny schrieb:> Kennt jemand dieses Phänomen?
Klar,
ist in diversen Datenblättern von Präzisionsspannungsreferenzen
beschrieben.
(z.B. LTC1460).
Wobei 5 Grad ja etwa 5mV entsprechen.
Das ist relativ viel.
Bei Spannungsreferenzen habe ich so typisch bis ca 200uV.
-> vermutlich lebt der Prozessor bei dieser Beanspruchung nicht lange.
Gruß Anja
Wie genau kann denn solch eine interne Messung sein, wenn der µC in
unterschiedlichen Betriebszuständen unterschiedlich Leistung verbrät. Es
ist doch ziemlich utopisch da noch von einer "Messung" zu reden, ausser
man kann garantieren dass der µC die letzte Minute vor der Messung sonst
nix gemacht hat.
batman schrieb:> D.h. der Biegefehler kommt über die interne Referenzspannung des AVR?> Dann wären ja generell Spannungsmessungen mit dieser Referenz betroffen.
Der Rest des ADCs ist nicht betroffen, nur die Temperaturmessung.
Peter D. schrieb:> Welche Bauform hat denn der ATtiny?> Hast Du mal alle Anschlüsse nachgelötet?
SOIC14
Anschlüsse wurden Reflow gelötet, die sin in Ordnung.
Der Andere schrieb:> Wie genau kann denn solch eine interne Messung sein, wenn der µC in> unterschiedlichen Betriebszuständen unterschiedlich Leistung verbrät. Es> ist doch ziemlich utopisch da noch von einer "Messung" zu reden, ausser> man kann garantieren dass der µC die letzte Minute vor der Messung sonst> nix gemacht hat.
Der Tiny 44 ist zu 99,9 % im Schlafmodus und wacht nur ab und zu auf und
macht eine Messung, wenn er mit 8MHz läuft steigt die Temperatur um 2-3
Grad.
Der Andere schrieb:> Es ist doch ziemlich utopisch da noch von einer "Messung" zu reden,
Diese Messung dient ja wohl auch nur dazu, um eine Überlastung des
Prozessors festzustellen. Zur Messung der Innentemperatur des Geräts,
die sich ja auch von der Außentemperatur unterscheidet, nimmt man
besser eine einzelne Diode. Je nach Aufwand bei der Auswertung kann
man damit auf wenige Zehntel Grad genau messen.
Hi Tiny,
mich würde ein Photo Deines mechanisch überbestimmten Systems
interessieren - als Beispiel, wie man's nicht machen sollte. ;)
Die ganze Elektronik unterliegt einem unnötigen Stress, der, neben den
Messfehlern, auch einen Frühausfall vorprogrammiert.
Wie kam es denn zu dem Problem?
Patchansätze:
- Lochabstand und Bohrungsdurchmesser zu gering? -> Löcher aufbohren
- unterschiedlich hohe Auflagen im Gehäuse? -> einseitig einspannen,
ggf. weiche Unterlegscheiben
- Kunststoffschrauben
Redesignansätze:
- mechanische Spannung grundsätzlich von der Platine fernhalten
- besonders empfindliche Bauteile mechanisch entkoppeln (Schlitze wurden
schon genannt)
Grüße,
marcus
Tiny schrieb:> Der Tiniy sitzt genau zwsichen zwei> Schrauben, Abstand Außenkante IC <> Schraube ca. 2mm.
Braucht man wirklich 2 Schrauben in ~20mm Abstand?
Da sollte doch eine Schraube stabil genug sein.
Marcus H. schrieb:> mich würde ein Photo Deines mechanisch überbestimmten Systems> interessieren - als Beispiel, wie man's nicht machen sollte. ;)
Eine Schraube wäre aber mechanisch unterbestimmt, dann kann sich die
Platine drehen :)
Die Platine ist für das was drauf ist eigentlich zu klein, im Nachhinein
würde ich den IC nicht mehr an diese Stelle setzen.
Hi Tiny,
nach der Teil-Antwort auf den ersten Absatz meines Posts -
wie planst Du in diesem Thread weitermachen?
Oder war das Thema schon durch für Dich, nachdem andere bestätigt haben,
dass es diesen Effekt nicht nur in der Fachliteratur gibt?
marcus
Die Antwort auf meine Frage kam schon im zweiten Beitrag und wurde durch
spätere Kommentare noch bestätigt.
Lösungsansätze wurden viele gebracht.
Die Lösung für mein Problem ist ein Redesign mit möglichst
spannungsfreier Verschraubung (Einfräsungen). Ein externer
Temperatursensor würde bei falscher Positionierung eventuell die
gleichen Probleme machen.
Tiny schrieb:> Die Lösung für mein Problem ist ein Redesign mit möglichst> spannungsfreier Verschraubung (Einfräsungen).
Weil/Wenn es ein Piezoeffekt ist, der ja auf Ladungsverschiebungen
basiert, würde mich interessieren wie lange es dauert, bis sich durch
Leckströme wieder alles stabilisiert/normalisiert hat. Das muss ja
irgendwann der Fall sein, und wenn die Ladung ausgeglichen ist, dann
bringt auch ein 'angespanntes' Piezoelement keine Spannung mehr.
Marcus H. schrieb:> Wie kam es denn zu dem Problem?
Die Leiterplatte wurde so montiert, dass sie verzogen ist. D.h. dauernd
mechanische Spannung auf den Lötstellen und den Bauteilen. Das kenne
ich, es schlägt sich langfristig in der Zahl auftretender Fehler nieder.
Siehe die Kerkos im Beitrag "Keramikkondensator "heilen"?"Tiny schrieb:> Wenn ich das Board mit den Händen unter Spannung setzte habe ich den> gleichen Effekt, in einer Richtung geht die Temperatur hoch, in die> andere Richtung runter.
So wie da auch:
http://www.amplifier.cd/Technische_Berichte/Spannungsreferenzen/Spannungsreferenz.html
Wobei diese Referenz schon noch wesentlich unempfindlicher ist...
Lothar M. schrieb:> Weil/Wenn es ein Piezoeffekt ist, der ja auf Ladungsverschiebungen> basiert, würde mich interessieren wie lange es dauert, bis sich durch> Leckströme wieder alles stabilisiert/normalisiert hat. Das muss ja> irgendwann der Fall sein, und wenn die Ladung ausgeglichen ist, dann> bringt auch ein 'angespanntes' Piezoelement keine Spannung mehr.
Aufgefallen ist der Fehler durch Zufall, als einmal unmittelbar vor und
nach dem Einschrauben die Temperatur gemessen wird. Ob der Fehler nach
einer gewissen Zeit verschwindet, werde ich überprüfen.
Lothar M. schrieb:
...
> Marcus H. schrieb:>> Wie kam es denn zu dem Problem?> Die Leiterplatte wurde so montiert, dass sie verzogen ist. D.h. dauernd> mechanische Spannung auf den Lötstellen und den Bauteilen. Das kenne> ich, es schlägt sich langfristig in der Zahl auftretender Fehler nieder.> Siehe die Kerkos im Beitrag "Keramikkondensator "heilen"?"
Danke Dir. Die Frage war eher rhetorischer Natur - ein Überbleibsel aus
der ersten Version meiner Antwort.
Hallo,
Tiny schrieb:> Ob der Fehler nach> einer gewissen Zeit verschwindet, werde ich überprüfen.
das ist kein Piezo-Effekt.
Das ist eher so was wie ein Dehnungsmeßstreifen.
Gruß Anja
