Temperatursensor welcher Klebstoff

[SimCo (Gast)]

Hallo zusammen,

Für ein Thermometer-Projekt, bei dem ich die Körpertemperatur möglichst 
genau messen will, verwende ich einen MAX30205-Sensor.
Diesen will ich mit einer langen, dünnen Platine in eine dünnwandige 
Edelstahlhülse einschieben und thermisch mit dieser kontaktieren.

Eine Skizze findet ihr im Anhang. Am Ende der Hülse wird sie mit einem 
3D-gedruckten gehäuse verbunden.

Es gibt natürlich dabei einige Punkte zu berücksichtigen:
1. möglichst gute Thermische verbindung zwischen Chip und Hülse
2. möglichst geringe Wärmekapazität des gesamten Aufbaus
3. möglichst geringe Wärmeleitung nach hinten zum rest der Apperatur. 
Komplett vergießen scheidet dadurch aus.

Meine Idee wäre gewesen, den vorderen Teil(also 3-4mm) mit einem 
Wärmeleitkleber auszufüllen und den Sensor dann einzuschieben. dahinter 
lasse ich bis zum Gehäuse einfach Luft.


Habt ihr Empfehlungen für Kleber bzw Vergussmassen, die dabei verwendet 
werden können? Oder gibt es Vorschläge für ein besseres konzept?

Ich bin für jeden Tipp dankbar.

Viele Grüße
SimCo

[Wolfgang (Gast)]

SimCo schrieb:
> 1. möglichst gute Thermische verbindung zwischen Chip und Hülse
> 2. möglichst geringe Wärmekapazität des gesamten Aufbaus

Dann darf deine Edelstahlhülse nicht rund sein. Die Schichtdicke des 
Kontaktmediums und die Wärmekapazität ist bei einer runden Hülse 
deutlich größer als bei einem elliptischen Querschnitt.

[U. M. (oeletronika)]

Hallo,
> SimCo schrieb:
> Es gibt natürlich dabei einige Punkte zu berücksichtigen:
> 1. möglichst gute Thermische verbindung zwischen Chip und Hülse
Feststoff ist allemal besser als Luft.
Wärmleitkleber bringen da nicht mehr so großen Effekt.

> 2. möglichst geringe Wärmekapazität des gesamten Aufbaus
Was auch immer du einfüllen willst, es wird ein Kompromiss zwischen 
guter Wärmeleitung und geringer Wärmekapazität gefunden werden müssen.

> 3. möglichst geringe Wärmeleitung nach hinten zum rest der Apperatur.
> Komplett vergießen scheidet dadurch aus.
> Meine Idee wäre gewesen, den vorderen Teil(also 3-4mm) mit einem
> Wärmeleitkleber auszufüllen und den Sensor dann einzuschieben. dahinter
> lasse ich bis zum Gehäuse einfach Luft.
Ich empfehle einen 2k Epoxy-Kleber, der möglichst dünnflüssig ist.
Für ähnliche Zwecke benutze ich z.B. "Uhu Plus Endfest 300", der bei 
Erwärmen auf ca. 40...50°C sehr dünn ist und so gut in Spalte fließt.
Kager 4439 hat ähnliche Eigenschaften. Der Uhu ist aber am leichtesten 
zu beschaffen und ist sehr unproblematisch bezüglich Mischung und 
Anwendung.

> Habt ihr Empfehlungen für Kleber bzw Vergussmassen, die dabei verwendet
> werden können? Oder gibt es Vorschläge für ein besseres konzept?
Hülse so klein wie möglich mit dünnen Wandungen. Evtl. die Hülse leicht 
oval verformen, so dass der Sensor in ein Röhrchen mit Di=3mm gerade 
noch rein passt.
Gruß Öletronika

[SimCo (Gast)]

U. M. schrieb:
> Feststoff ist allemal besser als Luft.
> Wärmleitkleber bringen da nicht mehr so großen Effekt.

Wenn der Sensor komplett eingegossen ist und nur der hintere Teil, also 
ab da wo das PCB dünner wird, freiliegt, ist dort Luft nicht bezüglich 
der Wärmekapazität am besten?
Klar - Luft leitet Wärme nicht gut, aber ich messe ja auch nur in der 
spitze, die ja dann thermisch gut verbunden ist.



Wolfgang schrieb:
> Dann darf deine Edelstahlhülse nicht rund sein. Die Schichtdicke des
> Kontaktmediums und die Wärmekapazität ist bei einer runden Hülse
> deutlich größer als bei einem elliptischen Querschnitt.

U. M. schrieb:
> Hülse so klein wie möglich mit dünnen Wandungen. Evtl. die Hülse leicht
> oval verformen, so dass der Sensor in ein Röhrchen mit Di=3mm gerade
> noch rein passt.

Sehr gut, auf die Idee bin ich nicht gekommen. das werde ich versuchen, 
sobald ich die PCBs hier habe.

U. M. schrieb:
> Ich empfehle einen 2k Epoxy-Kleber, der möglichst dünnflüssig ist.
> Für ähnliche Zwecke benutze ich z.B. "Uhu Plus Endfest 300", der bei
> Erwärmen auf ca. 40...50°C sehr dünn ist und so gut in Spalte fließt.
> Kager 4439 hat ähnliche Eigenschaften. Der Uhu ist aber am leichtesten
> zu beschaffen und ist sehr unproblematisch bezüglich Mischung und
> Anwendung.

Danke, werd ich mal besorgen, auch wenn man leider keine Infos zu 
Wärmekapazität und Wärmeleitung finden kann. Aber irgendwo hab ich mal 
von jemandem gelesen, der generell auch kühlkörper damit aufklebt. so 
schlecht kann er also nicht sein.

Danke euch beiden :)

[Zeno (Gast)]

Ich habe mit diesem Kleber 
https://www.pollin.de/p/waermeleitkleber-alutronic-wk709-5ml-5-ml-891032 
gute Erfahrungen gemacht. Einfach etwas Kleber auf den Sensor und 
selbigen dann am gewünschten Ort plazieren.

[U. M. (oeletronika)]

Hallo,
> SimCo schrieb:
> U. M. schrieb:
>> Feststoff ist allemal besser als Luft.
>> Wärmleitkleber bringen da nicht mehr so großen Effekt.
>
> Wenn der Sensor komplett eingegossen ist und nur der hintere Teil, also
> ab da wo das PCB dünner wird, freiliegt, ist dort Luft nicht bezüglich
> der Wärmekapazität am besten?
Ja natürlich. Dort, wo du keine Wärmeleitung benötigst, da muß auch kein 
Festkörper sein.
Evtl ist eine Füllung mit einem Isolierstoff in Form von Granulat oder 
Mehl zweckmäßig.

> Klar - Luft leitet Wärme nicht gut, aber ich messe ja auch nur in der
> spitze, die ja dann thermisch gut verbunden ist.
Die gute Wärmeleitung benötigst du natürlich nur im Bereich des Sensors.

>> Für ähnliche Zwecke benutze ich z.B. "Uhu Plus Endfest 300", der bei
>> Erwärmen auf ca. 40...50°C sehr dünn ist und so gut in Spalte fließt.
>> Kager 4439 hat ähnliche Eigenschaften. Der Uhu ist aber am leichtesten
>> zu beschaffen und ist sehr unproblematisch bezüglich Mischung und
>> Anwendung.
> Danke, werd ich mal besorgen, auch wenn man leider keine Infos zu
> Wärmekapazität und Wärmeleitung finden kann.
So? Ist Google bei dir kaputt?
Hier gibt es doch ein recht ordentliches Datenblatt
http://www.uhu-profi.de/uploads/tx_ihtdatasheets/tds_plus_endfest300.pdf

Die Wärmeleitung liegt auch gut im Erwartungsbereich für viele 
Kunststoffe (mit ca. 0,2...0,3 W/m*K). Wärmekapazität kannst du auch 
unter 1 annehmen.

> Aber irgendwo hab ich mal
> von jemandem gelesen, der generell auch kühlkörper damit aufklebt. so
> schlecht kann er also nicht sein.
Beim Kühlkörpern wird oft ein großer Kult um die Wärmeleitung des 
spaltfüllenden Materials gemacht. Dabei ist meist die Spaltbreite viel 
entscheidender. Bei Dicken von wenigen um bis paar 10 um spielt der 
spezifische Koeff. für die Wärmeleitung nur noch in Speziellfällen eine 
wesentliche Rolle.
Kannst es ja selber mal exemplarisch ausrechnen:
https://de.wikipedia.org/wiki/W%C3%A4rmeleitf%C3%A4higkeit#Rechenbeispiel

Dementsprechdend sollte auch in deiner Applikation der Spalt zwischen 
Sensor und Röhrchen möglichst eng sein. Das macht sich in doppelter 
Hinsicht gut, einmal wegen des Wärmewiderstandes aber auch bezüglich 
Masse (-> Wärmekapazität).
Gruß Öletronika