Elektronik auf 30km Höhe

Gast #2576208
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Hallo zusammen!

Für ein Projekt muss meine Elektronik (Mikrocontroller, Gps, Servos, 
Beschleunigungsmesser, und andere Sensoren) auf 30km Höhe betrieben 
werden.
Könnte diese Höhe den Komponenten zusetzen? Die Temperaturen sinken ja 
auch auf etwa -60 Grad neben dem extrem geringen Luftdruck.
Und funktioniert GPS auf der Höhe auch noch?
Wegen dem Druck müsste man vielleicht die Gehäuse der Servos durchbohren 
zum Druckausgleich?

Gruss Alex
Gast #2576240
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-60 GradC und 8hPa bedeutet.
daß deine ICs (oder die Gehäuse) kaum von Luft umspült werden,
also kaum ihre Wärme loswerden, was wiederum gut ist, weil
sie -60 laut Datenblatt gar nicht aushalten.
Dumm nur, wenn der Widerstand heiss wird, der Kondensator aber 
einfriert, ganz zu schweigen vom Fett des Lagers des Servos, welches 
wenn man es durch das falsche Öl ersetzt vielleicht auch gleich 
verdunstet.
GPS hat wohl vor allem Einschränkungen bezüglich der Geschwindigkeit, 
damit man keine Raketen damit baut, daher würde es mich nicht wundern, 
wenn manche Module auch bei zu grosse Höhe absichtlich abschalten.
Luftfahrttaugliche GPS sind teurer und besonders kontrolliert.

Die Idee mit einem Styroporgehäuse klingt gut, dann ist alles gleich 
warm.
#2576248
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Guten Abend,

ich bin zwar kein Ballon experte, aber ich denke das 30km für einen der 
hier danach fragen muss zu hoch ist. Die meisten GPS Empfänger steigen 
bei 18 bzw 24km höhe aus. Temperatur sollte bei guter Isolierung und 
Entsprechender Vorwärme zumindest für die Elektronik kein Problem sein. 
Der Akku ist dabei das Empfindlichste Bauteil.

Zum Luftdruck kann ich keine Angaben machen. Ich weiß nur das LiPo's 
keine mechanische Belastungen mögen. Ich würde ein Robusteren Akku 
nehmen. Wieviel Energie muss den mitgeführt werden?
Gast #2576254
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Ich habe mich schon neulich gefragt, wie Elkos auf extrem geringen 
Außendruck reagieren. Da hätte ich die niedrigen Temperaturen eher als 
möglicherweise kompensierend gesehen, die die flüssigen Anteile vor dem 
Vergasen schützen könnten.
Ich habe dazu nicht viel im Netz gefunden, nur dass die Gummidichtung so 
konzipiert sein muss, dass (im Falle dass ein Leck durch den Sauerstoff 
der durch das Leck entstehenden Elekrolyse repariert wird) kleinere 
Mengen Wasserstoff entweichen können, wobei das nicht besonders schwer 
sein dürfte, da sich Wasserstoff eh' nahezu überall durchschmuggelt.
Wie es sich mit anderen Gasen (z.B. Wasser) verhält, konnte ich nicht 
herausfinden, so wie ich auch keine Pascal-Angaben in den wenigen 
Datenblättern der Elko-Hersteller gefunden habe, die mir bei der Suche 
über den Weg gelaufen sind.
Gast #2576259
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Gab es nicht mal vor einiger Zeit ein Video, wo man ein Ipad an einem 
Wetterballon bis über die Wolkendecke aufsteigen ließ?
Das Ipad hat die ganze Zeit den Aufstieg gefilmt und man konnte den 
Weltraum sehen, also nix.
GPS funktioniert auch noch in wesentlich größeren Höhen, auch auf der 
ISS und sogar außerhalb des Orbits der GPS-Satelliten, wie vor einiger 
Zeit ein Experiment der AMSAT bewiesen hat. Ob alle Empfänger gültige 
Daten liefern ist natürlich eine andere Frage, oder ob ab einigen km die 
Plausibilitätsprüfung aussteigt.

Beste Grüße, Marek
Gast #2576265
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Die GPS-Satelliten fliegen in >20.000 km Höhe, da sind 30 km 
vernachlässigbar.

Falls die Stromversorgung kein Problem ist, würde ich alles in Styropor 
(aussen) und Alufolie (innen) einpacken und einen oder 2 Widerstände als 
Heizung missbrauchen, ggf. sogar über Temperatursensor reguliert.

Wozu brauchst Du denn Servos? Da gibt es bei TME sehr gutes Teflon-Fett, 
das auch bei tiefen Temperaturen noch schmiert. Mit einer Heizung dürfte 
das aber eh kein Problem sein.
#2576272
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MaWin schrieb:

> Die Idee mit einem Styroporgehäuse klingt gut, dann ist alles gleich
> warm.

Wenn man der noch vorhandenen Restathmosphäre mal absieht braucht man 
eher Reflektoren für die Wärmestrahlung als klassische Wärmedammstoffe.

Ohne Konvektionsmedium kann man einen gewissen Temperaturausgleich nur 
erwarten, wenn kühle Komponenten im Bereich der Wärmestrahlung warmer 
Komponenten liegen, also nicht abgeschattet sind.
Gast #2576278
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h_ schrieb:
> Zudem ist die Höhe
> bei GPS prinzipbedingt am ungenauesten.

klar ist sie nicht auf 100m genau, aber bei 30km höhe spielt das auch 
keine rolle. Eventuell wird es sogar noch genauer, weil oben dann mehr 
Sats verfügbar sind. Ab irgendwann kann man pauschal gar nicht mehr von 
höhe sprechen weil dann alle dimensionen gleichwertig sind.
Gast #2576284
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zumindest die mechanische belastung könnte man testen. vakuumglocke und 
trockeneis außenrum - wenn zugriff auf entsprechende gerätschaften 
möglich ist.
interessant ists allemal. als alter schlechtreder werfe ich mal 
"kondenswasser" und "vereisung" in den raum :)
#2576286
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c. m. schrieb:

> vakuumglocke und trockeneis außenrum

Wozu das Trockeneis? Wenn zwischen Gerät und Eis ein Vakuum liegt, dann 
bringt das Eis exakt garnichts. Stichwort Thermoskanne.

Ein Vakuum zieht keine Wärme ab. Kühlung erfolgt darin ausschliesslich 
durch Wärmestrahlung. Und der ist es egal, ob sie Trockeneis aufheizt 
oder einen Wollschal, solange der Reflektionsgrad gleich ist.
Gast #2576288
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A. K. schrieb:
> Wozu das Trockeneis? Wenn zwischen Gerät und Eis ein Vakuum liegt, dann
> bringt das Eis exakt garnichts. Stichwort Thermoskanne.

"Exakt" würde ich nicht sagen. Immerhin verringert es die von außen 
eindringende Wärmestrahlung. Eine Thermoskanne ist nicht umsonst 
verspiegelt.
#2576289
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Hi,

bei einfachen nicht militätischen GPS-Empfängern kann es passieren, dass 
die über einer bestimmten Höhe oder einer zu großen Geschwindigkeit 
aussteigen. Soll wohl vermeiden die "böse" zu nutzen.
Warum GPS dort oben ungenauer sein soll als am Boden will sich mir nicht 
erschliessen, da ab 4 Satelliten die Höheninformation sauber ausgewertet 
werden kann. Da oben bekommst du die Signale von über 10 Satelliten 
rein, ohne Störungen durch Reflexionen.

Sonst muss man halt aufpassen wenn man HF mit Leistung übertragen muss, 
da das Dielektrikum dort oben dicker sein muss.

Die Platinen schön dick mit Plastikspray einsprühen, durch schnelle 
Temperaturschwankungen kondensiert die Luftfeuchtigkeit. (Obwohl du 
damit warscheinlich erst wieder kurz vor der Landung Probleme bekommen 
wirst.)

Akkus mögen die niedrigen Temperaturen auch nicht gerne, die muss du 
wohl warm halten.

Gruß
Thorsten
Gast #2576304
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Vereisung könnte bei der Rückreise ein Problem werden. Vielleicht nicht 
für die Elektronik, aber für bewegliche Teile außen und möglicherweise 
auch durch Gewichtszunahme, für die der Fallschirm nicht berechnet ist.

Noch eine Bemerkung zum Thema Wärmestrahlung:
Wer schon mal in der Nähe einer besonders kalten Steinmauer gestanden 
hat, hat vielleicht gemerkt, dass es sich so anfühlt, als würde die Wand 
Kälte abstrahlen, was physikalisch natürlich quatsch ist. Was man spürt, 
ist das stärkere Ungleichgewicht zwischen aus- und eingehender 
Wärmestrahlung. Die Wand ist dabei im IR-Bereich immer noch dunkelgrau. 
Außerhalb der Atmosphäre ist das IR-Panorama schwarz, wenn man nicht 
gerade genau in die Sonne schaut. Die Extreme sind größer. Die 
Wärmestrahlung der Sonne kann auch zum Problem werden, wenn weniger 
Wärme abgestrahlt werden kann, als von der Sonne aufgenommen wird.

Bevor ich Styropor zur Wärmedämmung nehmen würde, würde ich mal 
ausprobieren, wie es sich bei starkem Unterdruck mechanisch verhält, da 
es recht dicht ist und eingeschlossene Luft enthält. (Keine Ahnung, nur 
so eine Idee, was noch schief gehen könnte.)
Gast #2576343
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tt2t schrieb:
> Die GPS-Satelliten fliegen in >20.000 km Höhe, da sind 30 km
> vernachlässigbar.

Es geht nicht darum, ob die Funksignale der GPS-Satelliten beim 
Empfänger ankommen, sondern ob der Empfänger auf Grund von 
Schutzmechanismen gegen den Einsatz in Raketen und der verwendeten 
Plausibilitätsprüfungen willens ist, gültige Positionen auszuspucken. 
Genau wird das nur der Hersteller des betreffenden GPS-Empfängers oder 
andere Ballonnutzer wissen.

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