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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Zuverlässiges µC-Schaltungsdesign


Autor: linux-frickeler (Gast)
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Nach vielen gut funktionierenden 0815-Schaltungen mit nem AVR drauf bin 
ich gerade dabei meine erste AVR-basierte Schaltung zu designen, die 
gewisse  Zuverlässigkeitsanforderungen erfüllen sollte. Das Ziel ist ein 
Betrieb von ca. 100 Exemplaren über 20-30 Jahre, bei denen möglichst 
keine bis sehr wenige ausfallen sollten. Ausgefallene Exemplare sind 
nicht mit vernünftigem Aufwand ersetzbar.

Die Schaltung besteht im Wesentlichen aus einem Linearregler, einem 
ATTiny 44A, einem Quarz, ein paar Widerständen und Kondensatoren, einer 
Spannungsreferenz und einem RFM02-Funkmodul. Letzeres wird wohl ganz 
klar der Schwachpunkt sein, aufgrund von Kostenlimits (max 5-6 EUR fürs 
Funkmodul) gibts aber keine mir bekannte Alternative.

Meine Fragen dazu:

1.) Eher ein SMD-Design oder lieber Through-Hole (werde wahrscheinlich 
fertigen lassen)?

2.) Welche Arten von Kondensatoren (Stützelko am LDO, 
Abblockkondensatoren an µC und Funkmodul) sind unter diesen Bedinungen 
am zuverlässigsten?

3.) Machen Maßnamen wie Verguss Sinn, speziell in Hinblick auf das 
Funkmodul?

4.) Irgendwelche sonstigen generellen Tips?

Autor: linux-frickeler (Gast)
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Eine nicht ganz unwichtige Info fehlt noch: Betrieb im Freien in einer 
IP67-abgedichteten Anschlussdose unter unseren klimatischen Bedinungen. 
Funktionieren sollte das Teil zwischen 0 und 40°C, überleben muss es 
-30°C bis 60°C.

Autor: Daniel G. (daniel83)
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Es werden bei Bauteilen immer mindest Überlebenschancen angegeben.
D.H es wird angegeben, dass z.B. 95% der Bauteile 1000h halten, du must 
einfach ausrechnen, wie lange deine Module laufen sollen, 30Jahre 
Dauerbetrieb oder nur einmal 10min im Monat? Dir dann überlegen, ob du 
mit 95% oder doch lieber 98% klar kommst, und dass dann mit deinen 
Preisvorstellungen paaren.

Autor: gast (Gast)
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wenn keine sonderlichen enforderunegn an die optik bestehen ist 
vergießen mit harz immer einegute methode vor feuchtigkeit zu schützen

ebenso bauteile wählen die weniger tempempfindlich sind


also keine elkos und solche scherze ^^

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> Machen Maßnamen wie Verguss Sinn
Da kann es gut sein, dass du noch Lehrgeld zahlen mußt.
Mach ein dichtes Gehäuse drumrum. Das ist beherrschbar.

> RFM02-Funkmodul
Du machst dir Sorgen um die paar Bauteile drumrum, und weißt nicht, mit 
welchen Zuverlässigkeitszahlen der Hersteller des Funkmoduls rechnet...

Zitat:
Das RFM02 ist ein kostengünstiges ISM-Band-Sendemodul.

Da würde ich nicht mal zu hoffen wagen, dass das Ding 30 Jahre ohne 
Ausfall funktioniert...

Autor: APW (Gast)
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Rein aus Neugierde mal ein paar Fragen:
-Dauerbetrieb oder on /off Zyklen ?
-Scheint die Sonne aufs Gehäuse ?
-Kann da Feuchtigkeit reinkommen (-> dann z.B. Trockenpatrone) ?
-Ist die Spannungsversorgung sauber ?
-Schlägt da der Blitz rein ?

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> vergießen mit harz immer einegute methode vor feuchtigkeit zu schützen
Ja, wie man im angehängten Foto sieht, sollte das aber jemand machen, 
der sich mit sowas auskennt.

Autor: linux-frickeler (Gast)
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> -Dauerbetrieb oder on /off Zyklen ?
Zyklenbetrieb, Einschaltzeit < 1s pro 5min

> Scheint die Sonne aufs Gehäuse ?
Nein.

> Kann da Feuchtigkeit reinkommen (-> dann z.B. Trockenpatrone) ?
Im Prinzip nicht, aber eine Trockenpatrone wäre wohl eine gute 
Vorsichtsmaßnahme.

> Ist die Spannungsversorgung sauber ?
Ja, Solarzelle.

> Schlägt da der Blitz rein ?
Wenn das passiert, hat die Schaltung meine offizielle Genehmigung zum 
Abrauchen.


> Das RFM02 ist ein kostengünstiges ISM-Band-Sendemodul.
> Da würde ich nicht mal zu hoffen wagen, dass das Ding 30 Jahre ohne
> Ausfall funktioniert...
Wie oben geschrieben gibt es eine Preisschranke, da führt kein Weg 
rundrum, selbst wenn das zum Scheitern des Projektes führt. Gleichzeitig 
ist das Modul das teuerste Bauteil, also DER Kostentreiber.

Gibts alternative Sendemodule in dem Preisbereich? Bei genauer 
Betrachtung des Moduls finde ich aber eigentlich wenige Bauteile auf dem 
Modul, denen ich sofort misstrauen würde.

Autor: Fabian B. (fabs)
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Wie "offiziell" muss das sein? Wenn du es eh zertifizieren lassen 
willst/musst könntest du auch über ein eigenes HF-Design mit nem Chip 
von Nordic oder so nachdenken...könnte sich Preislich evtl. lohnen. Da 
ist evtl. auch leichter an MTBF-Zahlen zu kommen...

Gruß
Fabian

Autor: Gast (Gast)
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> 2.)
Keramische Vielschicht-Kondensatoren in SMD. Sind bis 50uF zu haben.

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Eingiessen mit Harz ? Epoxy hat gigantische Wasseraufnahme und 
-Transferraten. Da kannste das Teil gleich im Wasser laufenlassen

Zuverlaessig und billig sind schwierig zu paaren.

Autor: Marcus (Gast)
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> Keramische Vielschicht-Kondensatoren in SMD. Sind bis 50uF zu haben.

Auch schon 100uf sind zu haben, allerdings haben die im allgemeinen bei 
Nennspannung nur noch wenig Prozent(~20%) der Nennkapazität.
(Dies betrifft auch die kleineren dieser "großen" Kerkos, also vorsicht)

Autor: Daniel G. (daniel83)
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Bei deiner Spezifikation hast du nur 876 Betriebsstunden, das ist mal 
nicht viel in 30 Jahren aber 3,15 Mio. Ein- und Ausschaltungen, evtl 
wirds dann da eng

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> Bei deiner Spezifikation hast du nur 876 Betriebsstunden ..
.. wenn jemand kommt und das Ding manuell ein- und ausschaltet. Weil es 
aber automatisch gehen muß, ist auch die Ruhezeit für irgendeine 
Komponente Betriebszeit.

Autor: Thomas S. (tsalzer)
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@ Lothar Miller (lkmiller)

Links unten ist aber doch wohl ein elektrisches Problem. Leiterbahn 
durchgebrannt, und Blase gebildet. Der Rest, mit Schrumpfung sollte ein 
Modellbauer beherrschen.

guude
ts

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