Guten Tag zusammen
Für ein Semesterprojekt muss ich einen digitalen Regelkreis bauen.
Bei der Wahl der Sensoren und des Microcontrollers bin ich völlig frei.
Folgende Randbedingungen:
1. Einsatz in einer Höhe von 9000m
2. Kräfte von bis zu 10-facher Gravitation
Leider stehen in den Datenblätter der Microcontroller solche Angaben
nicht.
Wie weiss ich nun, ob der Microcontroller solch ein Arbeitsumfeld
überleben wird, ohne ihn unter diesen Bedingungen zu testen.
Gibt es solch eine Spezifikation im Datenblatt, die eine Aussge dazu
machen könnte?
Kann mir jemand weiterhelfen?
Vielen Dank
maki schrieb:> Wie weiss ich nun, ob der Microcontroller solch ein Arbeitsumfeld> überleben wird, ohne ihn unter diesen Bedingungen zu testen.
Im Zweifelsfalle, indem du den Sales Droiden des Herstellers danach
nervst.
Der wird vermutlich allerdings nach geschätzten Stückzahlen (pro Jahr)
fragen. Wenn der Parameter nämlich noch nicht getestet worden ist und
man eine Zusage eines solchen Parameters erwartet, dann muss der
Hersteller logischerweise vorher einen entsprechenden Test aufbauen. Das
kostet Geld.
Warum sollte er das nicht können wenn du vernünftig lötest.
Hochstens starke Vibrationen können in den Quarz einkoppeln, aber da
reden wir eher über 1000m/s^2 und hohe Frequenzen.
Automotive microcontroller sollten das ohne Probleme abkönnen
Der µC wird nicht das EINZIGE Teil sein, was diese Beschleunigung und
einige Resonanzen und Temperaturen aushalten muß!
https://de.wikipedia.org/wiki/Schwingtisch Selbst wenn der Schaltkreis
super ist, kann der Aufbau Mist sein.
maki schrieb:> 2. Kräfte von bis zu 10-facher Gravitation
Lässt sich problemlos selbst qualifizieren:
Objekt aus 1 m fallen lassen und über 10 cm bis zum Stillstand
verzögern.
Wir bauen Geräte die in ihrer Umgebung bis ca. 35g ausgesetzt sind, den
Mikrocontrollern (Industrie Typen Cortex-M7) hat das noch nichts
ausgemacht. Anstatt Quarzen benutzen wir MEMS Oszillatoren, die sollen
angeblichen >10000g aushalten, haben wir noch nicht getestet. ;-)
Zu großer Höhe und den Luftdruckverhältnissen kann ich nichts sagen, bei
uns ist alles in Bodennähe. Für den Aerospace Bereich gibts da
sicherlich angaben.
Edit: Gerade gesehen: https://blog.st.com/stm32-in-the-sky/ da gehen die
wohl bis 45km
Jitterer schrieb:> Warum sollte er das nicht können wenn du vernünftig lötest.
Weil vielleicht das Package selbst diese Belastung nicht aushält? 10g
sind fei net wenig. Es ist auch eine Frage, wie lange diese
Beschleunigung auf das IC einwirkt und in welcher Richtung ;)
Jörg W. schrieb:> Im Zweifelsfalle, indem du den Sales Droiden des Herstellers danach> nervst.
Sehe ich genauso. Da wird man den entsprechenden Hersteller schlich mit
nerven müssen wenn es dazu keine Daten im Datenblatt gibt.
maki schrieb:> 1. Einsatz in einer Höhe von 9000m> 2. Kräfte von bis zu 10-facher Gravitation
Hier wäre auch noch interessant, wie lange diese Kräfte einwirken. 9km
Höhe und 10g klingt nach Raketentechnik. Normale Avionik ist für solche
Belastungen, wenn überhaupt, nur kurzzeitig ausgelegt. Für längere
Einwirkdauer wirds dann typischer Weise militärisch oder
Raumfahrttechnik ist am Start aber zu letzterem passen die 9km nicht.
Hier ein Fall aus dem Leben...
Vor zwanzig Jahren entwickelten wir für einen Kunden an einem G-Kräfte
Datenlogger mit einigen kHz Bandbreite auf PC-104 Basis zum Loggen von
Fallschirmabwürfen von Lasten. Da gab es dann irgendwann einen Unfall
beim Kunden wo sich ein Fallschirm mit daran hängenden 3T
Geländefahrzeug aus 1000m Höhe nicht öffnete...
Wir bekamen dann den Datenlogger später zurück der teilweise auch zu
Bruch gegangen ist. Die SSD Speicher und der PC-104 Steuer-PC überlebten
umd wir konnten die Daten erfassen. Beim Absturz wurden für ein paar ms
über 200G geloggt. Die Kurven sahen recht interessant aus. Inwieweit die
Polsterung und Federung die Kräfte beeinflußte ist etwas unklar. Der
PC-104 funktionierte jedenfalls noch vollkommen einwandfrei. Die PC-104
ADC Karte wurde allerdings zusammen mit anderen Teilen auch erwas
beschädigt. Der Datenlogger war in einen kleinen Pelican Koffer fest
eingebaut. Einiges Jalbzeug wie Schraubengewinde schnappten beim
Aufschlag auch entzwei. Der Koffer blieb intakt. War eigentlich sehr
interessant die Sachen später zu untersuchen.
Ich bin ziemlich sicher, daß ICs große Beschleunigungskräfte aushalten.
Ob das Zufall war, ist schwer abzuschätzen.
Forumsdrachen schrieb:> maki schrieb:>> 2. Kräfte von bis zu 10-facher Gravitation>> Lässt sich problemlos selbst qualifizieren:> Objekt aus 1 m fallen lassen und über 10 cm bis zum Stillstand> verzögern.
Kannst Du den letzten Satz bitte genauer erläutern?
Mani W. schrieb:> Kannst Du den letzten Satz bitte genauer erläutern?
du lässt den Chip aus 1m Höhe in irgendein supersoftes Material Fällen,
das ihn auf einer Strecke von 10cm gleichmäßig abbremst - das ergibt
10g.
oder realistischer: aus 10cm Höhe auf einen Schaumstoff von 1cm - bremst
mit mindestens 10g. ein normales IC lässt das völlig kalt.
Lötverbindungen können eher Schaden nehmen.
Achim S. schrieb:> du lässt den Chip aus 1m Höhe in irgendein supersoftes Material Fällen,> das ihn auf einer Strecke von 10cm gleichmäßig abbremst - das ergibt> 10g.
Gramm oder 10-fache Erdbeschleunigung?
Achim S. schrieb:> oder realistischer: aus 10cm Höhe auf einen Schaumstoff von 1cm - bremst> mit mindestens 10g. ein normales IC lässt das völlig kalt.
Und wenn ich dieses IC aus dem ersten Stock fallen lasse auf
weichen Schaumstoff, der nur 1cm nachgibt, welche Kräfte wirken dann?
Komische Zahlen schrieb im Beitrag #6408060:
> Da fliegen Passagierflugzeuge höher.
Allerdings bremsen die nicht mit 10g, insbesondere nicht in dieser Höhe.
Eine Ballonmission fliegt zwar höher, aber dann wirken auch keine 10g
auf die Nutzlast ein. OK, bei der anschließenden Landung auf der Erde
vielleicht (also nicht gleichzeitig mit den 9000 m Höhe).
Maschinenstürmer schrieb:> Ich bin ziemlich sicher, daß ICs große Beschleunigungskräfte> aushalten.
Klar.
> Ob das Zufall war, ist schwer abzuschätzen.
Unwahrscheinlich.
Nur mal zum Weiterdenken: Manche moderne Artillerie (und
auch manche Panzerkanonen) haben an der Mündung des
Kanonenrohres eine Ringspule, mittels derer der genaue
Detonationszeitpunkt der Granate programmiert wird,
wenn das Projektil den Lauf verlässt.
Was wird sich wohl in der Granate befinden, und welcher
Beschleunigung muss das standhalten? Ein lochkarten-
gesteuerter Rechner wird es ja wohl nicht sein, und
eine Zahnradmechanik auch nicht...
Hier ein paar Tipps:
- 10g sind nicht gleich 10g. Mit 10g kann eine statische Beschleunigung
gemeint sein, als auch der RMS-Wert einer frequenzabhängingen Anregung.
- Statische Lasten von 10g steckt ein kleines leichtes Elektronikpackage
problemlos weg, die wirkende Gewichtskraft von wenigen Gramm ist nur 10
mal höher - kein Problem.
- Anders sieht es bei frequenzabhängigen Beschleunigungen aus. Hier kann
durch die Vibration deine PCB zum Schwingen angeregt werden. Dadurch
können die real wirkenden Beschleunigungen im Bereich des Chips um den
Faktor 10-20 ansteigen, was zu einer Schädigung an der PCB oder an den
Pins führen kann.
Falls man eine frequenzabhängige Anregung hat, sollte man die
Schwingungsneigung mit ausreichend Befestigungspunkten zu einem
Strukturbauteil vermindern.
- In 9000m sind auch noch keine Strahlungseffekte relevant. Wichtig wäre
aber doch see Temperaturbereich, da es da oben recht kalt werden kann.
Es gibt für die Raumfahrt herunterladbare ECSS-Normen und Handbücher, da
steht allerlei interessantes drin.
Viel Spaß beim Basteln!
Stefan
Mani W. schrieb:> Gramm oder 10-fache Erdbeschleunigung?
in dem Fall ist mit g natürlich die Erdbeschleunigung gemeint.
Mani W. schrieb:> Und wenn ich dieses IC aus dem ersten Stock fallen lasse auf> weichen Schaumstoff, der nur 1cm nachgibt, welche Kräfte wirken dann?
Die ausführliche und umständliche Rechnung siehe Anhang.
Die Kurzform lautet: wenn du über 400 cm mit 1 g beschleunigst und das
dann auf 1 cm wegbremsen willst, dann brauchst du dafür 400 g. Das ist
die sich ergebende Beschleunigung. Welche Kräfte dann wirken hängt von
den beschleunigten Massen ab.
Stefan H. schrieb:> - In 9000m sind auch noch keine Strahlungseffekte relevant.
Doch. Die Strahlung steigt von 0.1 uSv auf 2.
10g sind hingegen ein Witz. Das Fallbeispiel zeigt es. 1m auf den
Stein-Boden sind eher 100 oder 1000g. Bei einem Auo oder einem Stein ist
es ja eher die Masse dahinter, die zu hoher Flächenpressung und dadurch
Schäden führt. Ein IC kaum, ein hochkant Leistungs-C, -R oder -L schon
eher
maki schrieb:> Leider stehen in den Datenblätter der Microcontroller solche Angaben> nicht.
Frage dich eher, ob deine Platine das übersteht.
10-fache Erdbeschleunigung ist erstmal nicht so wirklich viel.
Früher (tm) hat man für Transistoren im TO-18 Gehäuse Löcher in die
Platine gebohrt und sie kopfüber reingesteckt, damit sie sich bei
Raketenvibration/-beschleunigung nicht die Beine abreißen.
Bei 10g keine Sorgen.
schau dir mal 3d Hubschrauber Flug im Modellbau an alles Brushless
Motoren heutzutage. Controller sind oft von Atmel nie Probleme gehabt
selbst nach crashs mit 100m/s auf null mit 30 cm Bremsweg in Erde
funktionierten oft viele Teile noch wenn man sie denn noch
identifizieren konnte.
Auch wenn man sie danach nie wieder verwendet hat zum fliegen, finde ich
es immer wieder erstaunlich was alles überlebt.
9000 m Höhe ist problematischer wegen Druck temp Druckdifferenz
entstehenden Feuchtigkeit Kondensation.
Karl K. schrieb:> Bei 9000m hätte ich eher Bedenken, dass Gehäuse durch den Unterdruck> aufpoppen.>> Aber das kann man in einer Druckkammer testen.
Das sind nicht mal 1 bar. Problematisch ist überhitzter Wasserdampf.
10g sind doch harmlos.
Ich habe einige Beschleunigungssensoren im Einsatz, die haben einen
normalen Messbereich bis 8g. Das ist Normalbetrieb. Also machen 2g mehr
wohl auch nichts aus.
> Gibt es solch eine Spezifikation im Datenblatt, die eine Aussge dazu> machen könnte?
Ich finde es etwas eigenartig das man dir als Student sowas sagt.
Insbesondere Vibration Class ist etwas sehr aufwendiges das ueberwiegend
auf Platinenebene entschieden wird. Ich hab auch Kondensatoren in 0805
gesehen die nach einem Test von der Platine gefallen sind.
Von Steckverbindern fangen wir da mal garnicht erst an. :-)
Also geht es bei dir vermutlich nur um ein spezielles Bauteil.
Beschleunigungssensoren haben ja interne Massen die sich bewegen und da
wird es sicher maximale Kraefte geben. Ich denke aber das die dann auch
wirklich im Datenblatt stehen.
Olaf
Typische akademische Herangehensweise (des Profs?) ohne praktische
Erfahrung.
9.000 Meter Höhe sind völlig irrelevant. Relevant sind dagegen Druck
(vor allem für Kondensatoren) und Temperatur. Die Temperatur ist
natürlich nicht die Umgebungstemperatur, sondern die von Verlustleistung
und Wärmeübergangswiderständen abhängige Temperatur der einzelnen
Bauteile. Bis -20°C normalerweise kein Problem. Bis -40°C sind durch
Auswahl entsprechend geeigneter Bauteile eher problemlos. Der Bereich
bis -55°C schränkt die Bauteilauswahl schon sehr ein, insbesondere
hochintegrierte, wie etwa Mikrocontroller.
10g sind für Halbleiter im Gehäuse selbst überhaupt kein Problem, nur
die Befestigung auf der Platine (Qualität Basismaterial und Lötung,
Größe der Lötpads, ggf. kleben) muss entsprechend sein.
Mit Elektrolyts sollte man einen Unterdrucktest machen oder besser nicht
verwenden. Ausweichen auf Tantal o.ä.
Ansonsten
Harry L. schrieb:> Frag mal im Amsat-Forum!> Die kennen sich mit sowas aus.>> https://forum.amsat-dl.org/
maki schrieb:> 1. Einsatz in einer Höhe von 9000m
da oben sind noch ca. 0,33 Bar Luftdruck.
Da sehe ich drei mögliche Probleme.
1. aufpoppende Gehäuse wie von anderen schon genannt
2. Kühlung. Dünne Luft hat wesentlich weniger Kühlleistung
3. manche Bauteile brauchen korrekten Luftdruck zum Funktionieren. Z.B.
Festplatten sind nicht hermetisch dicht (Ausnahme He befühlte Platten)
und brauchen die rotierende Luft um die Köpfe zum schweben zu bekommen.
Bei zu niedriger Luftdichte schweben sie zu tief oder heben gar nicht
mehr ab.
Noch ne Anekdote:
Ein Kollege der vorher auch Projekte für das Militär gemacht hat, hat
einen Flugdatenschreiber für Artilleriegeschosse gebaut.
Natürlich alles mit Mil-Technik, die IC schön in Keramik verpackt.
Leider sind die Speicherchips bei 50000G im Gehäuse gebrochen, weil der
Kleber unter dem Chip nicht ganz gleichmässig war.
Sie haben dann die Consumer-Version (mit Plastik umspritzte) genommen
und siehe da, die haben die Beschleunigung ausgehalten.
Also 10G sind pillepalle. Und Plastik ist besser als Keramik.
maki schrieb:> 1. Einsatz in einer Höhe von 9000m> 2. Kräfte von bis zu 10-facher Gravitation
Ich fände es einfach gut, wenn DU! das einfach erfprschen würdest und
dann hier publizierst. Wäre das nicht mal ENDLICH was Wertvolles an
gebäschel?
Ich schätze mal:
Die Höhe kann kein Problem sein, weil die Druckänderung kaum ins Gewicht
fällt. Allenfalls könnte sich ein Plastikchip etwas wölben, wenn
minimale Luft von Innen nicht rasch geug ausgasen kann. (Kunststoffe
nehmen Feuchte und Gase auf).
Die bei Erschüttungen könnte es zu Elektronenverschiebungen komenn (die
kann man messen) welche aber in Digitalschaltungen komplett im Rauschen
untergehen werden. Bei 100g sieht es da etwas anders aus. Die Halbleiter
sind meisten klein und massiv genug, damit die Druckspannungswellen sich
ausgleichen können. Bei einenm Prozessor a la Intel ist die
Schockfestigkeit sicher um Faktoren geringen.
10g sind aber nicht viel. Man hat auch öfters Schwingungen in Systemen
und da rattern die Chips auch mit Frequenzen um mehrere kHz hin und her.
Kannst die ja mal die g ausrechnen, wenn eine Lautsprecherelektronik um
0,01mm wackelt, während sie 10kHz abkriegt. Stichwort 2. Ableitung von
sin(wt).
Der Kackpunkt dürfte auch hier wieder die Restelektronik sein:
Pins reissen sehr schnell ab, wenn ein Chip stark erschüttert wird und
das gleiche gilt für Lotstellen. Auch Kabel mögen kein Gewackel.
Die Höhe könnte Elkos und anderen vergossenen Bauteilen Probleme machen.
Bastler_HV schrieb:> Und Plastik ist besser als Keramik.
Interessante Betrachtung! Das Plastik dürfte dann Dämpfer gespielt
haben. Allerdings sollten solche Dinge per Festlagerung gelöst sein,
d.h. das Teil ist gekapselt und sollte die gewaltigen Kräfte gar nicht
sein, weil letztlich kein Chip sowas aushält. Schon 1000g erzeugen bei
der Masse eines Intelprozessors eine Kraft, mit der man ihn aus der
Platine reissen kann und sie sich wenigstens so durchbiegt, dass
irgendwas in den Lagen reisst.
Von daher muss man mit solchen Betrachtungen vorsichtig sein, wieviel
ein Chip nun genau aushält.
Notwendig ist hier eine gute Mechaniksimulation, welche sicherstellt,
dass die einzelnen Bauteile nicht überlastet werden.
maki schrieb:> 1. Einsatz in einer Höhe von 9000m
Das bedeutet reduzierter Luftdruck. Für hermetisch dichte Gehäuse sollte
das kein Problem sein. Bei den heute üblichen Kunststoffgehäusen muss
man ggf die Baugruppe kapseln und den Druckausgleich verzögern.
> 2. Kräfte von bis zu 10-facher Gravitation
Statt Consumer-Elektronik Bauteile in Automobil-Qualität verwenden. Da
hast Du schonmal AEC Q100 erfüllt:
* Mechanical Shock JEDEC JESD22-B104
Y1 plane only, 5 pulses, 0.5 msec duration, 1500 g peak acceleration.
* Variable Frequency Vibration JEDEC JESD22-B103
20 Hz to 2 KHz to 20 Hz (logarithmic variation) in >4 minutes, 4X in
each orientation, 50 g peak acceleration.
* Constant Acceleration MIL-STD-883 Method 2001
Y1 plane only, 30 K g-force for <40 pin packages, 20 K g-force for 40
pins and greater.
maki schrieb:> 10-facher Gravitation
Also eine MCU die 10gr wiegt, wiegt dann 100gr.
Also das hält der aus 😂
In der Luftfahrt testen wir komplette Geräte bis 16G und selbst schwere
Relais und DC/DC Wandler halten das, wenn man die mit der PCB verklebt.
9000m sind auch ein Klacks.
Wie man nach 5sek googlen erfährt herrscht dort ein Druck von 0,329 bar,
also keine 0,7Bar Druckunterschied.
MCU halten auch 600bar aus, mit Druckneutralem Verguss in 6000m
Wassertiefe, also mach Dich nicht verrückt.
M. K. schrieb:> Also eine MCU die 10gr wiegt, wiegt dann 100gr.
Eine MCU, die 10 Gramm wiegt, wiegt 10 Gramm. PUNKT.
Du meinst vermutlich die Kraft, die auf eine MCU mit der Masse 10 Gramm
unter einer Beschleunigung von 10-facher Erdbeschleunigung wirkt.
Kräfte werden in Newton gemessen.
10 g ist doch Pillepalle.
Im zweiten Weltkrieg haben die Amis Naehrungszuender fuer
Flugabwehrgranaten entwickelt. Da waren 3 Roehren drin und die hielten
die Beschleunigung beim abfeuern aus einem Kanonenrohr auch aus. Davon
haben die Million gebaut.
http://www.operatorchan.org/stem/res/5423.html
Weitere Orientierung könnten auch einfach die Datenblätter der diversen
Beschleunigungssensoren liefern. Da gibt es eine Menge Infos, auch über
Mechanik, Einbauhinweise usw. Über den berühmten Daumen bekommt man dann
auch ein Gefühl dafür, was man einem Controller und anderen Bauteilen
zumuten kann. Da muß man keinen Hersteller mit Fragen nach
Spezifikationen quälen, die er nicht geprüft hat. Natürlich würde er das
sowieso nur machen, wenn "Millionen-Bestellungen" avisiert würden.
Einen Chip auf eine Schaumstoffmatte fallen lassen scheint mir relativ
sinnfrei.
Aber eine bestückte Platine - auch in einem Gehäuse - mal auf einen
Steinboden knallen zu lassen, wäre doch einen Versuch wert. Letztlich
wird hier aber nur der reelle Test Aufschluss geben können. Entweder es
funktioniert auch entgegen diverser theoretischer Abschätzungen oder
nicht...dann muß halt der nächste, modifizierte Aufbau her.
Viel Spass und Gruß Rainer
M. K. schrieb:> Also eine MCU die 10gr wiegt, wiegt dann 100gr.
Nein, natürlich nicht. Hast du das Konzept von Masse nicht verstanden?
100g sind 100g, egal ob auf der Erde, auf dem Mond oder im Weltraum.
Maschinenstürmer schrieb:> Fallschirmabwürfen von Lasten. Da gab es dann irgendwann einen Unfall> beim Kunden wo sich ein Fallschirm mit daran hängenden 3T> Geländefahrzeug aus 1000m Höhe nicht öffnete...>
Die Amis habens drauf:
"Geländewagen fallen ungebremst vom Himmel - US Truppenübung in
Hohenfels"
https://www.youtube.com/watch?v=eNZL-pjA8YQ
Ich kann mich dunkel erinnern, dass an den Fahrzeugen alles kaputt
gewesen sein soll. Alles.
M. K. schrieb:> Wie man nach 5sek googlen erfährt herrscht dort ein Druck von 0,329 bar,> also keine 0,7Bar Druckunterschied.>> MCU halten auch 600bar aus, mit Druckneutralem Verguss in 6000m> Wassertiefe, also mach Dich nicht verrückt.
Überdruck und Unterdruck sind absolut nicht vergleichbar, wie schon
mancher verzweifelt feststellen konnte.
"Klar, wir können Dichtungen bis 900bar." - "Ups, wir bekommen es nicht
dicht, weil Kapillaren in den gezogenen Silberdrähten Luft diffundieren
lassen." Alles schon gesehen.
M. K. schrieb:> In der Luftfahrt testen wir komplette Geräte bis 16G und selbst schwere> Relais und DC/DC Wandler halten das, wenn man die mit der PCB verklebt.
Ah, ein Boeing-Manager.
Wolfgang schrieb:> Das sind nicht mal 1 bar.
Und werden völlig unterschätzt.
Natürlich explodieren die nicht wie in amerikanischen Filmen.
Aber abgesehen von offensichtlichen Effekten wie sich aufblähenden Elkos
oder Akkus können Lufteinschlüsse in Gehäusen dafür sorgen, dass
Mikrorisse entstehen.
Und entweichende Luft wird beim Druckanstieg durch Luft + Feuchte
ersetzt, die dann IM Bauteil ist. => Langzeitschäden.
Ich tausche regelmäßig Triacs im TO46-Gehäuse, weil die
Drahtdurchführung allein durch die normalen Luftdruckschwankungen genug
Sauerstoff eindiffundieren läßt, dass der Triac geschädigt und
dauerleitend wird.
M. K. schrieb:> Hast Du das Konzept von plakativen, leicht verständlichen Erklärungen> verstanden?
Wenn die Erklärung physikalisch Schwachsinn ist, ist sie physikalisch
Schwachsinn.
Es existiert genug unwissenschaftliches Geschwalle da draußen, das muss
man nicht noch fördern.
Karl K. schrieb:> M. K. schrieb:>> In der Luftfahrt testen wir komplette Geräte bis 16G und selbst schwere>> Relais und DC/DC Wandler halten das, wenn man die mit der PCB verklebt.>> Ah, ein Boeing-Manager.
Nö, wir testen im gleichen Labor wie Airbus, nach deren Vorgaben.
Da wird absolut nix dem Zufall überlassen oder Sicherheit irgendwelchen
wirtschaftlichen Überlegungen überlassen.
Wundert mich aber nicht das Boeing Debakel.
Entspricht ziemlich dem was ich an Qualität aus USA gewohnt bin in der
Luftfahrt.
Wir in DE leben jeden Punkt und jedes Komma im Regelwerk, egal wie
grausig überzogen das ist. Die benutzen das nur um nicht USA Produkte
abzuwehren.
Karl K. schrieb:> Ich tausche regelmäßig Triacs im TO46-Gehäuse, weil die> Drahtdurchführung allein durch die normalen Luftdruckschwankungen genug> Sauerstoff eindiffundieren läßt, dass der Triac geschädigt und> dauerleitend wird.
Das halte ich für eine sehr weit hergeholte Erklärung.
Mal zum ISIT (Frauenhofer) gegangen und Schliffbilder machen lassen um
die eigentliche Ursache herauszufinden?
Fraunhofer ISIT - Itzehoe
www.isit.fraunhofer.de
Wir, die Schwachsinnigen mit dem unwissenschaftlichen Geschwalle und
fehlendem Qualitätsbewustsein kümmern und nämlich um Serienfehler.
Ihr nicht?
M. K. schrieb:> Karl K. schrieb:>> Ich tausche regelmäßig Triacs im TO46-Gehäuse, weil die>> Drahtdurchführung allein durch die normalen Luftdruckschwankungen genug>> Sauerstoff eindiffundieren läßt, dass der Triac geschädigt und>> dauerleitend wird.>> Das halte ich für eine sehr weit hergeholte Erklärung.> Mal zum ISIT (Frauenhofer) gegangen und Schliffbilder machen lassen um> die eigentliche Ursache herauszufinden?
Sicher dass der Triac nicht durch Überspannung oder zu hohen
Temperaturen kaputt gegangen ist? Weshalb sollte der Sauerstoff an einem
Triac irgend etwas ausrichten können?
Karl K. schrieb:> "Ups, wir bekommen es nicht> dicht, weil Kapillaren in den gezogenen Silberdrähten Luft diffundieren> lassen." Alles schon gesehen.
Dafür gibt es Glasdurchführungen.
M. K. schrieb:> Das halte ich für eine sehr weit hergeholte Erklärung.
Das ist untersucht und für diese Typen Triacs (alte russische und
tschechische Produktion) bekannt.
Ich bau da schon auch neue ein, bei denen das nicht passiert.
M. K. schrieb:> Dafür gibt es Glasdurchführungen.
Ja, was meinst du in was die Silberdrähte eingelassen waren?
Die Kapillaren waren IN den eingeschmolzenen Drähten.
Mike J. schrieb:> Weshalb sollte der Sauerstoff an einem> Triac irgend etwas ausrichten können?
Veränderte die Dotierung, so dass die Triacs bei Erwärmung selbstleitend
wurden und nicht mehr abschalteten.
Das ist ein bekannter Effekt bei dieser Art Halbleitergehäusen und wurde
später durch Passivierung sprich eine Sperrschicht in den Griff
bekommen.
Es geht auch nicht darum was da im Halbleiter paassiert, sondern um den
Einfluss von Druckschwankungen auf Halbleitergehäuse.
Karl K. schrieb:> Veränderte die Dotierung, so dass die Triacs bei Erwärmung selbstleitend> wurden und nicht mehr abschalteten.
Warum sollt sich der Mikrocontroller, um den es hier in dem Thread geht,
derartig erwärmen.
Forist schrieb:> Warum sollt sich der Mikrocontroller, um den es hier in dem Thread geht,> derartig erwärmen.
Boah Junge, es geht darum dass Gehäuse Mikrorisse bekommen und bei
Druckschwankungen Sauerstoff oder Feuchtigkeit eindringen kann.
Und dadurch Langzeitschäden entstehen. Die sich beim Triac so und bei
Mikrocontrollern anders äußern können.
Mitdenken ist nicht mehr drin heute oder was?
Karl K. schrieb:> Veränderte die Dotierung, so dass die Triacs bei Erwärmung selbstleitend> wurden und nicht mehr abschalteten.
Okay, danke. Das wusste ich noch nicht, wieder etwas gelernt.
Solche Anforderungen machen den Verguss von Schaltungen nötig. Da muss
man jetzt natürlich sehen, wie das mit dem Quarz ist, ob der soviel g
verträgt.
Evtl reicht ein uC mit interner Takterzeugung.
Egon D. schrieb:> Nur mal zum Weiterdenken: Manche moderne Artillerie (und> auch manche Panzerkanonen) haben an der Mündung des> Kanonenrohres eine Ringspule, mittels derer der genaue> Detonationszeitpunkt der Granate programmiert wird,> wenn das Projektil den Lauf verlässt.>> Was wird sich wohl in der Granate befinden
Das weiß ich nicht, aber wohl die beste Technik die man bauen kann, um
andere umzubringen (meinte natürlich: um die Guten zu schützen...)
Egon D. schrieb:> und welcher Beschleunigung muss das standhalten?
Bei etwa 5m Beschleunigungsweg von 0 auf 1600m/s ~256.000m/s², also
~26.000g, und da wird hier wegen 10g gejammert.
Von wegen Druckschwankungen, ich habe noch nicht gehört, dass ein
Taucher mit dem Vakuum-Check seines Unterwasserkameragehäuses eine
Kamera beschädigt hätte.
Das ist mir klar. Das PCB und die Bauteile werden extern abgenommen. Das
PCB wird mit einem Partner designed, welcher erfahrungen mit sollen
extremas besitzt
Karl K. schrieb:> Boah Junge, es geht darum dass Gehäuse Mikrorisse bekommen und bei> Druckschwankungen Sauerstoff oder Feuchtigkeit eindringen kann.
0.7 bar ist doch lächerlich. Oder fallen im normalen Verkehrsflieger
reihenweise die Smartphones wegen Druckabnahme um 0.3 bar aus?
Soul E. schrieb:> 10 g ist ein kräftiger Rempler beim Ausparken> 50 g ist eine Ohrfeige> 1000 g ist ein Handy, das aus 1 m Höhe auf Betonboden fällt
Ich schrieb es oben schon: Die Frage ist halt auch wie lange die
Beschleunigungskraft einwirkt. Wirken 10g nur den Bruchteil einer
Sekunde ein ist es recht unspektakulär, 10g die mehrer Minuten einwirken
führen idR zur Bewustlosigkeit beim Menschen. So ziemlich alle bisher
genannten Beispiele gehen halt nur von kurzer Einwirkdauer aus, der TE
hat aber noch nicht gesagt, welche Einwirkdauer bei ihm relevant ist.
M. K. schrieb:> Ich schrieb es oben schon: Die Frage ist halt auch wie lange die> Beschleunigungskraft einwirkt.
Was ist denn das für eine Wortschöpfung?
dfIas schrieb:> M. K. schrieb:>> Ich schrieb es oben schon: Die Frage ist halt auch wie lange die>> Beschleunigungskraft einwirkt.> Was ist denn das für eine Wortschöpfung?
Nimm es einfach als die Kraft, die auf Grund einer Beschleunigung auf
einen Körper mit einer trägen Masse wirkt ;-)
Oder passt dir soetwas wie "Schwerkraft" für die Kraft auf einen Körper
mit einer schweren Masse in einem Schwerefeld auch nicht?
M. K. schrieb:> Wirken 10g nur den Bruchteil einer Sekunde ein ist es recht unspektakulär,> 10g die mehrer Minuten einwirken führen idR zur Bewustlosigkeit> beim Menschen.
Bei Mikrocontrollern hast du ausgesprochen selten das Problem, dass ein
dafür nicht ausgelegtes Umwälzsystem eine Flüssigkeit entgegen den
ungewohnten Kräften bewegen muss, um die Funktion aufrecht zu erhalten.
Wolfgang schrieb:> Bei Mikrocontrollern hast du ausgesprochen selten das Problem, dass ein> dafür nicht ausgelegtes Umwälzsystem eine Flüssigkeit entgegen den> ungewohnten Kräften bewegen muss, um die Funktion aufrecht zu erhalten.
Aber es macht dennoch einen Unterschied ob auf die Bonddrähte einmal,
kurz (z.B. 0.1s), 10g einwirken oder ob die 10g mehrere Minuten
einwirken. Einfach mal selbst testen: einen 55 Nagel mit 10N einmal für
0.1s in die Handfläche drücken und einmal 5 Minute in die Handfläche
drücken und den Unterschied betrachten ;)
dfIas schrieb:> Was ist denn das für eine Wortschöpfung?
Welches Wort ist unklar?
M. K. schrieb:> Aber es macht dennoch einen Unterschied ob auf die Bonddrähte einmal,> kurz (z.B. 0.1s), 10g einwirken oder ob die 10g mehrere Minuten> einwirken. Einfach mal selbst testen: einen 55 Nagel mit 10N einmal für> 0.1s in die Handfläche drücken und einmal 5 Minute in die Handfläche> drücken und den Unterschied betrachten ;)
nein. der Unterschied (0.1s, dauernd) ist minimal. Also jetzt vielleicht
Faktor 2 oder so.
Ein Bonddraht ist wie ein Seil, dass selbst x Gramm wiegt. ob da jetzt
kurzzeitig 10g wirken, oder ob da dauerhaft 10x Gramm dran hängen, ist
jetzt nicht so der große Unterschied. Und ob der µC von 10g nun 100g
wiegt, oder oben 100g draufliegen, ist auch kein Unterschied. (Masse
jetzt als Maß für eine Gewichtskraft).
Wolfgang schrieb:> Bei Mikrocontrollern hast du ausgesprochen selten das Problem, dass ein> dafür nicht ausgelegtes Umwälzsystem eine Flüssigkeit entgegen den> ungewohnten Kräften bewegen muss, um die Funktion aufrecht zu erhalten.
Deshalb tragen Jet-Piloten ja auch so einen wassergefüllten Anzug.
Wenn man die Piloten in ein Behältnis mit Wasser setzen würde, dann
würde sich die Kraft noch viel besser verteilen und das Herz müsste
keine signifikant größere Kraft einsetzen wie sonst auch um das Blut
durch die Adern zu pumpen.
Wenn man einen Mikrocontroller in Epoxidharz vergießt, dann werden die
Kräfte auch gleichmäßig verteilt. Theoretisch wäre eine Kugel in der
alles vergossen ist eine bessere Wahl als ein Eckiger Würfel.
Bevor ich mich jetzt an den Grill begebe, laßt doch mal das Geschwurbel.
Der TO soll seine bestückte Karte auf den Steinboden fallen lassen und
sehen, was dann geht oder nicht. Kann doch nicht so schwer sein?!
Gruß Rainer
M. K. schrieb:> 10g die mehrer Minuten einwirken> führen idR zur Bewustlosigkeit beim Menschen.
Ist das dann ein UFO? ;-) Die Endgeschwindigkeit wäre bei dieser
Beschleunigung und nach dieser Zeit doch "nicht von dieser Welt".
(oder man bewegt sich halt auf einer Kreisbahn ;-)
Rainer V. schrieb:> Der TO soll seine bestückte Karte auf den Steinboden fallen lassen und> sehen, was dann geht oder nicht. Kann doch nicht so schwer sein?!
Der TO will wissen, ob sein Microcontroller 10g aushält - die Antwort
hat er lange schon bekommen.
Du schlägst ihm vor zu prüfen, ob er seine Schaltung mit 500g-1000g
kaputt bekommt. Das mag auch eine interessante Frage sein, hat aber mit
dem Anliegen des TO nichts zu tun.
Doch, meiner M. nach schon. Neben der natürlich notwendigen Abschätzung,
wo die relevanten Parameter liegen können, hat der TO später einen
konkreten Anwendunsfall geschildert, der weit über die Frage, "nach 10g
für den Controller" hinausgeht. Und natürlich ist auch mein Vorschlag,
die bestückte Platine, auf den "Poden" zu werfen, nur relativ zu
verstehen. Sicher ist Vielen schon mal eine Festplatte aus der Hand
gerutscht, die anschließend mit viel Bauchschmerzen dann doch eingebaut
wurde. Das kann gut gehen...wir haben seinerzeit in der Firma genau
dieses blöde Ereignis explizit in das Abnahmeprotokoll aufgenommen! Es
gab halt völlig unerklärliche Ausfälle von Festplatten zu
verstehen...nach dem neuen Prüf-Sheet waren die Ausfälle verschwunden!
Also für den TO gilt, aufbauen und "vernünftig" testen...
Gruß Rainer
Rainer V. schrieb:> Neben der natürlich notwendigen Abschätzung,> wo die relevanten Parameter liegen können, hat der TO später einen> konkreten Anwendunsfall geschildert, der weit über die Frage, "nach 10g> für den Controller" hinausgeht.
Auf welchen Beitrag des TO beziehst du dich hier? Ich finde hier im
Thread nur zwei Beiträge vom TO, und in keinem ist von mehr als 10g die
Rede.
Rainer V. schrieb:> Also für den TO gilt, aufbauen und "vernünftig" testen...
"Vernünftig" heißt dann also doch wieder mit 10 g ? (d.h. aus 10 cm auf
dicken Schaumstoff fallen lassen...) Oder meinetwegen mit dem doppelten
(was immer noch genauso harmlos ist). Aber das hundertfache dessen zu
testen, was das Bauteil tatsächlich aushalten muss, kommt mir nur
bedingt vernünftig vor.
Konstante Beschleunigung kann man besser mit einer Zentrifuge testen.
Beim Fall hängt die Verzögerung zu stark von der Deformation und damit
von der Lage des Prüflings im Raum ab.
MIL-STD-883 ist da eine brauchbare Referenz:
http://scipp.ucsc.edu/groups/fermi/electronics/mil-std-883.pdf
A. S. schrieb:> nein. der Unterschied (0.1s, dauernd) ist minimal. Also jetzt vielleicht> Faktor 2 oder so.
Also Faktor zwei finde ich jetzt nicht minimal.
A. S. schrieb:> Ein Bonddraht ist wie ein Seil, dass selbst x Gramm wiegt. ob da jetzt> kurzzeitig 10g wirken, oder ob da dauerhaft 10x Gramm dran hängen, ist> jetzt nicht so der große Unterschied. Und ob der µC von 10g nun 100g> wiegt, oder oben 100g draufliegen, ist auch kein Unterschied. (Masse> jetzt als Maß für eine Gewichtskraft).
Sorry, aber das ist natürlich jetzt völliger Humbug, dass das Gewicht
keine Rolle spielt. Grade für die resultierende Kraft trägt das eine
signifikante Rolle. Grade bei deinem Beispiel wäre das ein Unterschied
in der Kraft vom Faktor 10.
Ähnliches haben wir bei der Einwirkdauer, da kommt dann u.a. die
Trägheit mit ins Spiel.
Mike J. schrieb:> Wenn man die Piloten in ein Behältnis mit Wasser setzen würde, dann> würde sich die Kraft noch viel besser verteilen und das Herz müsste> keine signifikant größere Kraft einsetzen wie sonst auch um das Blut> durch die Adern zu pumpen.
Das Funktionsprinzip eines Anti-g-Anzugs hast du noch nicht wirklich
verstanden.
M. K. schrieb:> Also Faktor zwei finde ich jetzt nicht minimal.
ist relativ: Wenn ein Stoß schon kaum auf eine Größenordnung
eingeschätzt werden kann, ist 10g oder 20g hier völlig egal.
M. K. schrieb:> A. S. schrieb:>> Ein Bonddraht ist wie ein Seil, dass selbst x Gramm wiegt. ob da jetzt>> kurzzeitig 10g wirken, oder ob da dauerhaft 10x Gramm dran hängen, ist>> jetzt nicht so der große Unterschied. Und ob der µC von 10g nun 100g>> wiegt, oder oben 100g draufliegen, ist auch kein Unterschied. (Masse>> jetzt als Maß für eine Gewichtskraft).>> Sorry, aber das ist natürlich jetzt völliger Humbug, dass das Gewicht> keine Rolle spielt. Grade für die resultierende Kraft trägt das eine> signifikante Rolle. Grade bei deinem Beispiel wäre das ein Unterschied> in der Kraft vom Faktor 10.
10Gramm "wiegt" er so, 100Gramm "wiegt" er bei 10facher
Erdbeschleunigung, und dem Gehäuse ist es egal, ob stattdessen 100Gramm
Backsteine drauf liegen.
> Ähnliches haben wir bei der Einwirkdauer, da kommt dann u.a. die> Trägheit mit ins Spiel.
Die Trägheit ist äquivalent zur Beschleunigung. Bzw. die Trägheitskraft
dessen Resultat. Wo soll da der Unterschied sein, ob 0.1s oder 1 Jahr.
Es sei denn, Du spielst auf Effekte an, dass die 10g, wenn sie nur 1µs
wirken, nicht überall im System ankommen. Aber dann haben wir da auch
keine 10g. Und der Bereich plastischer Verformung (findet statt aber so
kurz, dass es keine Rolle spielt) ist halt relativ klein (wenn auch
nicht 0).
A. S. schrieb:> 10Gramm "wiegt" er so, 100Gramm "wiegt" er bei 10facher> Erdbeschleunigung, und dem Gehäuse ist es egal, ob stattdessen 100Gramm> Backsteine drauf liegen.
Es geht ja nicht nur drum obs das Gehäuse aushält Und keinen Riss
bekommt sondern auch, ob die Bonddrähte im Gehäuse dieser Belastung
stand halten oder ggf. abreißen. ;)
M. K. schrieb:> Es geht ja nicht nur drum obs das Gehäuse aushält Und keinen Riss> bekommt sondern auch, ob die Bonddrähte im Gehäuse dieser Belastung> stand halten oder ggf. abreißen. ;)
richtig. Und genau da hast Du den Standpunkt vertreten, dass die Zeit
eine große Rolle spielt. Und das sehe ich (bis auf vielleicht Faktor 2)
nicht gegeben.
Johannes M. schrieb:> Wir bauen Geräte die in ihrer Umgebung bis ca. 35g ausgesetzt> sind, den> Mikrocontrollern (Industrie Typen Cortex-M7) hat das noch nichts> ausgemacht.
Da sind zuerst die Aussenanschlüsse gefärdet, und dann, viel später, die
Bonding Drähte im innern.
> Anstatt Quarzen benutzen wir MEMS Oszillatoren, die sollen> angeblichen >10000g aushalten, haben wir noch nicht getestet. ;-)
Wenn es nicht so genau sein muss, RC-Oszillatoren statt Quarzen, Keramik
oder MEMS-Schwingern.
Einige PICs können von extern Kristall auf intern RC umschalten.
Alles an Bauteilen, was Masse hat oder weiter absteht ist gefährdet.
Noch schlimmer als stetige Beschleunigung oder ein einzelner Stoß sind
breitbandige Vibrationen.
Gegen Vibrationen hilft dämpfen. z.B. mit Silikonkautschuk mit dem man
die Schaltung zukleistert.
> Zu großer Höhe und den Luftdruckverhältnissen kann ich nichts sagen, bei> uns ist alles in Bodennähe.
Geringerer Luftdruck führt schnell zu Glimmentladungen. Sollte aber bei
3,3 oder 5V kein Problem in 9000m höhe sein.
Bei Hochspannung ist es aber eine Nummer.
> Edit: Gerade gesehen: https://blog.st.com/stm32-in-the-sky/ da gehen die> wohl bis 45km
Der Teufel sitzt im Detail.
Hallo,
wir haben auf der Arbeit zum Testen einige Zentrifugen. Dadrin wird bei
uns ein PIC Mikrrocontroller auf ungefähr 1500g gebracht. Bisher hält
der das ohne Probleme aus. Das ist halt eine Statische Beschleunigung.
Einige weitere Bauteile sitzen weiter außen und erfahren knappe 6000g.
Diese leben auch noch.
Wie es über Frequenz aussieht, kann ich dir für deinen Typ nicht sagen.
Generell sind aber Bonddrähte in Mold eher unanfällig, da sie komplett
eingespritzt sind.
Open-Cavity Gehäuse haben da häufiger mal Probleme., da hier keine
Vergussmasse drin ist und eventuell die Deckel auch noch komisches
Schwingverhalten zeigen, was im Extremfall in eine Bonddrahtmode
einkoppeln kann.
Statische Beschleunigungen, wie in einer Zentrifuge, würde ich spontan
als eher unkritisch einschätzen, wenn das nur 10g sind.
Solltest du aber Schwingungen haben, kann dir das entweder nur der
Hersteller sagen (Vibration robustness), oder du testest es selbst. In
[1] sieht man exemplarisch Shaker, mit denen sowas gemacht werden kann.
Das ist jetzt nur ein zufälliger Link, den ich im Netz gefunden habe. Da
müsstest du dann auf ein Labor zugehen, die soetwas haben und deinen
Aufbau mal durchnudeln können. Zusätzlich bietet es sich noch an mittels
Laser-Vibrometer verschiedene Punkte der Leiterplatte und der
Komponenten anzuschauen, um zu sehen, wie sich die Schwingungsmoden
ausbilden. Auf einer PCB kann man da teilweise bei einigen kHz schon 20
dB Überhöhung an einzelnen Stellen haben.
[1]
https://www.tira-gmbh.de/en/vibration-test-systems/vibration-test-systems/
