Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Hitzeproblem - mal anders herum


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von Christian L. (chris_2020)


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Hallo liebe Community,

normalerweise ist es ja die Elektronik, die heiß wird und gekühlt werden 
muss. Bei meinem Problem ist es genau anders herum: Um die Elektronik 
herum herrschen hohe Lufttemperaturen und diese wirken negativ auf die 
von mir eingesetzte Elektronik.

Jetzt denkt Ihr bestimmt, wie heiß muss die Luft sein, bevor die 
Elektronik Stress bekommt?! Berechtigte Frage...

Stellt Euch folgendes vor: Ein Silabs EFM32 sitzt auf einer Platine in 
einem (luftdichtem) Gehäuse (weil es IPX4 sein muss) und dieses Gehäuse 
sitzt wenige mm von einer heissen Metallplatte mit ca. 55 Grad Celsius 
Oberflächentemperatur entfernt. Das alles in engen Platzverhältnissen.

Der EFM32 hat einen onboard-Temperatursensor und seine Programmierung 
weisst ihn an, bei 55 Grad Celsius abzuschalten. Das ist mein Problem! 
Das muss ich irgendwie verhindern. Die Programmierung des µC kann ich 
leider nicht verändern, auch nicht die Temperatur der Metallplatte.

Alle Versuche der Isolation sind bisher fehlgeschlagen. Ich erreiche 
maximal mehr Zeit, aber nie weniger Temperatur am EFM32. Irgendwann 
schaltet er immer ab...

Ich habe schon mit Heatpipes und Peltier-Elementen experimentiert, das 
hat keine vernünftige Lösung gebracht, weil ich ja die Hitze nirgends 
hin los werde. Klassische Kühlköper bringen ebenso nichts, weil ja die 
hohe Umgebungstemperatur auf den µC einwirkt und nicht umgekehrt.

Ich bin echt verzweifelt und freue mich über jede Idee von Euch, die 
mich einer Lösung näher bringt!

Besten Dank Euch vorab für alle Vorschläge - auch die verrückten ;-)

Chris_2020

von Willste nicht wissen (Gast)


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Christian L. schrieb:
> Stellt Euch folgendes vor: Ein Silabs EFM32 sitzt auf einer Platine in
> einem (luftdichtem) Gehäuse (weil es IPX4 sein muss) und dieses Gehäuse
> sitzt wenige mm von einer heissen Metallplatte mit ca. 55 Grad Celsius
> Oberflächentemperatur entfernt.

Keramikplatte zwischen Heizplatte und 
gegenüberliegendePlattegehäuseteil, die andern 5 Gehäuseflächen auf 
geringen Strahlungswiderstand auslegen (schwarz, aunrauhen). Den 
prozessor thermisch von der kritischen Gehäuseplatte entkoppeln und 
ankoppeln an die anderen 5 Seiten.

Foto von der Anordnung ist notwendig für korrektere Ratschläge.

von MaWin (Gast)


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Christian L. schrieb:
> weil ich ja die Hitze nirgends hin los werde

Wenn um einen herum ALLES Errreichbare wärmer ist, kann man die 
Temperatur nur nach dem Prinzip des Kühlschranks senken, also im 
einfachsten Fall durch Peltiers, deren kalte Seite zur Elektronik zeigt 
die zur Umgebung wärmeisolierend in Styropor eingepackt ist. Das spart 
gleichzeitig Heizleistung für die Heizplatte wenn die warme Seite des 
Peltiers dort mitheizt.
Reicht der Peltier nicht, muss eben ein Kompressorkühlschrank her.

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Christian L. schrieb:
> Alle Versuche der Isolation sind bisher fehlgeschlagen. Ich erreiche
> maximal mehr Zeit, aber nie weniger Temperatur
Das stellen die dann auch fest, die angesichts des kommenden Winters 
ihre inzwischen schlechte Autobatterie zum Kälteschutz ind Styropor 
einpacken.

> Bei meinem Problem ist es genau anders herum: Um die Elektronik herum
> herrschen hohe Lufttemperaturen und diese wirken negativ auf die von mir
> eingesetzte Elektronik.
Nein, dein grundlegendes Problem ist genau das selbe. Nur hast du eben 
keine "Energiesenke" mehr bzw. nichts "Kühles, das noch Energie 
aufnehmen kann". Das "Kühlste", was du hast, ist die...
>  Metallplatte mit ca. 55 Grad Celsius
Was passiert, wenn du die Energie aus dem "Kästchen" in diese Platte 
einleiten würdest? Kann diese Platte die Energie aufnehmen (viel kann 
das ja nicht sein, so ein EFM wird an sich ja nicht allzu heiß).
Dann müsstest du ein Peltierelement mit der heißen Seite auf die 
Metallplatte und mit der kalten Seite montieren und mit der kalten Seite 
an die Elektronik. Und dann Strom draufgeben...

> Ich habe schon mit Heatpipes und Peltier-Elementen experimentiert, das
> hat keine vernünftige Lösung gebracht, weil ich ja die Hitze nirgends
> hin los werde.
Wieviel Platz hast du? Und wieviel Energie für die Kühlung?

: Bearbeitet durch Moderator
von Hmmm (Gast)


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Christian L. schrieb:
> weil ich ja die Hitze nirgends hin los werde.

Da fehlt noch ein entscheidendes Detail: Welche Zustände herrschen 
ausserhalb des Aufbaus aus Heizplatte und Sensor-Device?

Falls es dort kühler ist, hilft Luftzirkulation, also um den Aufbau 
herum angeordnete Lüfter.

von Harald W. (wilhelms)


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Lothar M. schrieb:

>> Ich erreiche maximal mehr Zeit, aber nie weniger Temperatur

> Das stellen die dann auch fest, die angesichts des kommenden Winters
> ihre inzwischen schlechte Autobatterie zum Kälteschutz ind Styropor
> einpacken.

Im Gegensatz zum Problem des TEs macht das bei Autobatterien schon
Sinn, weil Autobatterien sich im Betrieb erwärmen und sich die
anschliessende Auskühlzeit verlängert. Allerdings ist das m.E. nur
dann sinnvoll, wenn die Temperatur bis auf unter -20° absinken kann.

von Max (Gast)


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Wasserkühlung mit Wärmetauscher an einem kühleren Ort.

von Kilo S. (kilo_s)


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Max schrieb:
> Wasserkühlung mit Wärmetauscher an einem kühleren Ort.

^^ wäre auch mein Vorschlag.
Die Schläuche für die Zufuhr isolieren damit sich das Wasser so wenig 
wie möglich auf dem weg hin zum kühlenden Objekt erwärmt.

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Harald W. schrieb:
> Im Gegensatz zum Problem des TEs macht das bei Autobatterien schon
> Sinn, weil Autobatterien sich im Betrieb erwärmen
Nur dann nennenswert, wenn sie vom warmen Motor unter der Haube 
erwärmt werden (so wie die Katze auf der Haube). Aber dann war da noch 
das isolierende Styropor, das den Akku vor Kälte schützen soll...  ;-)

Denn von dem bisschen Ladestrom, der neben Licht oder irgendwelchen 
Heizungen noch übrig bleibt, wird der Akku nicht warm.

Max schrieb:
> an einem kühleren Ort.
Wenn man denn einen hat. Was, wenn der kühlste Ort in verwertbarer Nähe 
diese 55°C warme Platte ist.

von Christian L. (chris_2020)


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Erstmal vielen Dank für Eure Gedanken!

Gerne habe ich den Aufbau gezeichnet, damit Ihr das Euch die Situation 
besser vorstellen könnt.

Energie für die Kühlung ist (begrenzt) vorhanden. Dann muss ich 
allerdings das Netzteil ne Stufe größer wählen und das erzeugt dann auch 
wieder mehr Wärme.

Eine externe Wasserkühlung scheidet wegen dem Aufwand (Kosten & Größe) 
leider aus.

Um den Aufbau herum herrschen mindestens 50-60 Grad Celsius.

Die Energie in die Metallplatte zu leiten, dürfte räumlich schwierig 
werden. Erschwerend ist zudem die Lage des EFM32 zwischen zwei Platinen 
(siehe Zeichnung).

Sorry, alles schwierige Parameter, das ist ja mein Problem: ;-(

von Christian L. (chris_2020)


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Lothar M. schrieb:
> Harald W. schrieb:
> Was, wenn der kühlste Ort in verwertbarer Nähe
> diese 55°C warme Platte ist.

...genau das ist das Problem. Es gibt keinen kälteren Ort als 55 Grad 
Celsius, den wir uns zunutze machen könnten.

Das Peltier-Element ist physikalisch nach meinem Kenntnisstand noch 
eines der besten Ansätze, aber auch da ist die Physik begrenzt. Zudem 
erzeugt man gehörig zusätzliche thermische Energie die das Gesamtsystem 
belastet.

"Irgendwas" - in das man Strom einleitet und das einfach nur kalt wird - 
das wäre "bombe" - aber das bleibt vermutlich eine Wunschvorstellung...

von Trafo (Gast)


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Der Beton auch so heiss? Sonst heisst es einfach:
Kontakt zu Beton möglichst gut
Kontakt zu Metallplatte möglichst schlecht
Beides hilft die Temperatur n deiner Kiste zu senken. Und wäre es 
möglich, die Basisplatine auf die gegenüberligende Seite zu legen?

von Christian L. (chris_2020)


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Der Beton ist sicherlich kühler als 55 Grad (noch nicht gemessen), aber 
er liegt ausserhalb des Gehäuses und ich kann keine direkte mechanische 
Verbindung mit ihm eingehen. Ich wüsste also nicht die Hitze aus dem 
Inneren des Gehäuses an den Beton abzugeben?!

Die Platine umzulagern ist leider aus anderen Gründen problematisch. Ich 
denke aber auch das hilft nicht viel. Die Luft im Gehäuse hat ca. 60 
Grad Celsius. Wo sich da die Platine mit dem EFM32 befindet wird wohl 
egal sein?

von Mein name ist Hase (Gast)


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Wenn
- alles in der Umgebung 55 Grad warm wird, Inclusive Beton Decke
- die regelung (SW / HW) nicht angepasst werden darf / kann

Dann ist das ein hoffungsloser fall.

Wenn die Betondecke (die hat ja extreme masse) keine 55 Grad warm wird. 
ggf die Elektronik in ein passende gut wärme Leitendes Gehäuse packen, 
und das mit einer guten wärmekopplung an die Betondecke dübeln. eine 
gute wärem isolierung ggf wärem IR refelktirendes zwischen der 
Heizquelle und dem gehäuse einbauen. Bzw die Oberfläche des Gehäuses 
entsprechend wählen / bzw oberflächen behandeln.

Du baust dier deinen eigenen hoch temperator Elektronik kühlschrank.
Peletier element: Hot side kommt auf die Stalplatte mit den 55 grad. 
Cold seid an dein Gehäuse mit der Elektronik. Elektronik gut termisch 
gekoppelt an die kälte quelle? der rest gut isoliert zum rest sein.

Das ganze dann so auslegen, das die 55 Grad auf der hot side dein 
arbeitspunkt ist. (wärmer wird die ja nicht. und wenn dann heizt du das 
ding halt noch ein bischen mehr auf, ... hat die primärheizung schon 
weniger zu arbeiten, ...)

von Georg (Gast)


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Moin,
Schade, dass Geld entgegen der ersten freien Gedankenspiele jetzt doch 
eine Rolle spielt, sonst könntest Du isoliert von deiner Metallplatte 
damit alles Fluten und kühlen:
https://www.3mdeutschland.de/3M/de_DE/unternehmen-de/produkte/?N=5002385+8711017+8717595+8736412&rt=r3
Herzliche Grüße
Georg

von Theor (Gast)


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@ Christian

Das mit dem Beton scheint mir im Moment auch die einzige Lösung. Du 
schreibst, Du "kannst" keine direkte mechanische Verbindung mit ihm 
eingehen. Was ist bzw. sind dabei das bzw. die Hindernisse?

Ein Möglichkeit wäre, die warmen Bauteile direkt in Kontakt mit dem 
Gehäuse und das Gehäuse in direktem Kontakt mit dem Beton zu bringen. 
Evtl. unter Verwendung von Wärmeleitpaste oder Pads. Geht das?

Ich frage mich, warum das sich Gerät überhaupt in dieser Lücke zwischen 
Metallplatte und Beton befinden "muss". Würdest Du das bitte ausführlich 
erklären?

Ich schlage vor, Du machst mehr Angaben, zu der Situation und erweiterst 
dabei den Betrachtungsbereich. Ausserdem wäre es gut zu wissen, welche 
Freiheitsgrade Du überhaupt hast; was wir bzw. Du überhaupt variieren 
dürfen.

von Bastler_HV (Gast)


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Christian L. schrieb:
> Die Platine umzulagern ist leider aus anderen Gründen problematisch. Ich
> denke aber auch das hilft nicht viel. Die Luft im Gehäuse hat ca. 60
> Grad Celsius. Wo sich da die Platine mit dem EFM32 befindet wird wohl
> egal sein?

Du hast nur 2 Möglichkeiten:
- Methode Kühlschrank (mit Peltierelement)
Dann brauchst Du aber noch mehr Energie, die Temperatur im Gehäuse 
steigt weiter an, Du musst noch mehr kühlen ...

oder

- Wärmesenke benutzen.
Wenn der Beton nur 30°C hat, dann halt das Gehäuse dort aus Metall 
machen, thermisch an den Beton anbinden und innen alles möglichst gut 
thermisch an die Metallplatte anbinden.

Ansonsten hast Du keine Chance. Wenn die Temperatur innen schon 60°C 
ist, wie willst Du da was kühlen? Mann kann dann alles nur maximal auf 
die 60°C "kühlen". Sonst überlistest Du die Physik -> Nobelpreis!

von Harald W. (wilhelms)


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Christian L. schrieb:

> Der Beton ist sicherlich kühler als 55 Grad (noch nicht gemessen), aber
> er liegt ausserhalb des Gehäuses und ich kann keine direkte mechanische
> Verbindung mit ihm eingehen. Ich wüsste also nicht die Hitze aus dem
> Inneren des Gehäuses an den Beton abzugeben?!

Irgendeinen Tod wirst Du sterben müssen.
Zaubern können wir alle nicht.

von Tilo R. (joey5337) Benutzerseite


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Die Filzfüße reichen nicht als Isolation.
Mit den Füßen hast du auf wenig Fläche den Wärmewiderstand des Filzes. 
Parallel dazu auf dem größten Teil der Fläche den Wärmewiderstand von 
1,5mm Luft und die Strahlungsleistung der warmen Metallplatte.

Ganz unabhängig davon, ob du das mit dem Peltier machst: der Rest der 
Fläche muss bestmöglich isoliert werden. Und das Gehäuse muss an den 
Beton. 0mm Abstand zum Beton, 2.5mm zum heißen Metall.

Versuche:
statt nur der Füße Filz vollflächig
Besser als normaler Filz isoliert Keramikfilz
Die Grenze des technisch machbaren sind imho Vakuumisolationspaneele und 
Aerogeele.

von none (Gast)


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...kühle Luft von außen einblasen?

von Chris (Gast)


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Christian L. schrieb:
> Alle Versuche der Isolation sind bisher fehlgeschlagen. Ich erreiche
> maximal mehr Zeit, aber nie weniger Temperatur am EFM32. Irgendwann
> schaltet er immer ab...

Das ist ja auch ganz logisch. Jedes Dämmmaterial hat eine gewisse 
Wärmeleitfähigkeit. Aber auch bei einer sehr geringen Wärmeleitfähigkeit 
kommt noch was durch, was du durch die Zeitverzögerung siehst.

Bestenfalls einfach ein System nutzen, dass für industrial Temperaturen 
ausgelegt ist (85°C Ambient). 55°C Umgebungstemperatur ist jetzt nicht 
so warm ;) Der Mikrocontroller sollte das normalerweise schaffen, dann 
bleibt aber hald noch die Programierung...

Wenn du das alles nicht anfassen kannst, hier eine ganz verrückte Idee: 
Du nimmst ein Alugehäuse und kleidest das innen mit 
Graphene-Wärmeleitpads aus, damit sich die Wärme noch bestmöglich auf 
der ganzen Oberfläche verteilt (z.B. Panasonic EYG-T). Außen mit 
spiegelnder Folie einpacken, z.B. die aus den Erste-Hilfe-Kästen. Das 
hält Stralungswärme ab. Irgendwo muss an dein Gehäuse aber dann 
natürlich noch ein Kühlkörper ran, bestenfalls über eine Wasserkühlung, 
wie oben schon beschrieben. Damit sollte man das Gehäuse und die 
Elektronik im Inneren fast auf Raumtemperatur bekommen, soweit der 
Radiator der Wasserkühlung entsprechend aufgestellt wird. Eventuell 
Peltier mit Wasserkühlung kombinieren.

Noch was: Da das Ding eh IPX4 ist, einfach beregnen und die 
Verdunstungskälte nutzen?

von Bürovorsteher (Gast)


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Das führt doch zu nichts!
Nimm irgendein passendes Automotiv-Teil mit 105 °C.

von Bürovorsteher (Gast)


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Und weshalb preist Silabs einen mit -40 °C to 125 °C TJ temperature 
grade
an, wenn das was bei 55 °C abschaltet??

von Chris (Gast)


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Bürovorsteher schrieb:
> wenn das was bei 55 °C abschaltet??

Bürovorsteher schrieb:
> Nimm irgendein passendes Automotiv-Teil mit 105 °C.

Bringt ihm wohl nichts wenn die Programmierung bei 55°C keine Lust mehr 
hat...

Christian L. schrieb:
> Der EFM32 hat einen onboard-Temperatursensor und seine Programmierung
> weisst ihn an, bei 55 Grad Celsius abzuschalten. Das ist mein Problem!
> Das muss ich irgendwie verhindern. Die Programmierung des µC kann ich
> leider nicht verändern, auch nicht die Temperatur der Metallplatte.

von Balduin (Gast)


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Gehäusle luftleer pumpen.

von Christian L. (chris_2020)


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Ihr seid super - erstmal vielen, vielen Dank an alle!

Ich versuche erstmal Eure Fragen zu beantworten:

@Georg:
Dieses Novec von 3M kenne ich noch nicht. Es scheint ein nicht 
elektrisch leitendes, flüssiges Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit zu 
sein? Im Prospekt werben die mit Militärapplikationen. Fürchte das Zeug 
ist extrem teuer?! Aber lassen wir den Preis (für einen Moment) mal 
aussen vor. Wenn ich mein Gehäuse damit flute, dann hole ich mir doch 
eher die Hitze der 2 Relais im Gehäuse näher an den EFM32, oder? Ich 
kann mir aktuell nicht vorstellen, damit Hitze aus dem Kunststoffgehäuse 
zu bekommen? Andererseits: Wenn im Gehäuse keine Luft mehr ist, isoliert 
diese Luft auch nicht gegen die Gehäuseoberseite und das 
Kunststoffgehäuse könnte Hitze in Richtung Beton abgeben?! Hmmm.... 
Müsste man vielleicht mal probieren?!

@Theor:
Das Kunststoffgehäuse soll entnehmbar zwischen dem Beton und der 
Metallplatte positioniert werden. Ich kann es demnach nicht fest mit dem 
Beton verbinden. Maximal kann ich dafür sorgen das es (mehr oder 
weniger) flächenbündig anliegt. Fest verschrauben oder ankleben geht 
nicht.

Die Freiheitsgrade sind sehr beschränkt: Der gesamte "Luftraum" zwischen 
Beton und Metallplatte ist 30 mm hoch. Mehr geht nicht. Mein 
Kunststoffgehäuse ist 27 mm hoch. Weniger geht nicht. An dem Beton kann 
ich nichts ändern. An der Metallplatte kann ich ebenfalls nichts ändern. 
Was ich variieren kann: Die Tiefe und Breite meines Gehäuses, die 
Aufteilung im Gehäuse, einen beliebigen "Isolator" in den 1,5-3 mm 
zwischen Gehäuse und Metallplatte.


@Bastler_HV:
Das Kunststoffgehäuse zu einem Alugehäuse zu machen war auch schon eine 
Idee. Meine Tests in diese Richtung waren bisher nicht vielversprechend.

@Tilo R.:
Ich habe schon alles mögliche zwischen die heisse Metallplatte und mein 
Gehäuse positioniert: Vollfächigen Filz (mit und ohne Alu-Kaschierung), 
ein Hochtemperatur-Nadelvlies aus Textilfasern, Basotect-Schaumstoff - 
egal was ich dazwischen setze. Die Hitze ist irgendwann im Gehäuse.
Deinen beiden Isolationsmaterialvorschlägen bin ich gerade mal im Ansatz 
nachgegangen. Das klingt vielversprechend. Ich werde da weiter 
recherchieren.

@none:
Kühle Luft reinblasen geht leider nicht. IPX4 - das Gehäuse ist dicht.

@Chris:
Warum das Ding bei 55 Grad "Feierabend" macht, kann ich Dir leider nicht 
sagen. Der chip hält definitiv viel mehr aus. Ich vermute es liegt am 
nebenan verbautem Funkchip. Der ist wohl eher temperaturempfindlich...
Eine verspiegelte Glasscheibe habe ich als Isolator noch nicht getestet. 
Auch noch eine Idee! Werde ich testen. Beregnen geht leider nicht, aber 
cooler Ansatz!

####

Vielversprechend scheint mir das Aerogel zu sein. Habe dazu eben ein 
Galileo-Video gesehen. Mal schauen ob sich davon Muster zum testen 
auftreiben lassen?! Hab jetzt schon Angst vor den Kosten!! ;-)

Beitrag #6498766 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Mein name ist Hase schrieb:
> Wenn - alles in der Umgebung 55 Grad warm wird, Inclusive Beton Decke
> - die regelung (SW / HW) nicht angepasst werden darf / kann
> Dann ist das ein hoffungsloser fall.
Nein, denn wie gesagt: wenn die Metallplatte noch Energie aufnehmen 
und dann "nach unten wegkühlen" kann, dann kann man diese Metallplatte 
mit einem Peltierelement und der Wärme aus der Elektronikbox z.B. auf 
65°C aufheizen und dafür die Elektronikbox auf 45°C abkühlen.

Balduin schrieb:
> Gehäusle luftleer pumpen.
Das ist dem WärmeABtransport doch sehr konträr...

Christian L. schrieb:
> Dieses Novec von 3M kenne ich noch nicht. Es scheint ein nicht
> elektrisch leitendes, flüssiges Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit zu
> sein? Im Prospekt werben die mit Militärapplikationen. Fürchte das Zeug
> ist extrem teuer?!
Ich kenne das als Leiterplattenreiniger. Sauteuer (Dose 35€) aber super 
wirksam. Und fast schon gruselig: man sprüht es auf die Leiterplatte, 
dort spült es den Dreck weg, dann tropft es ab und verdunstet beim 
Fallen, sodass nichts auf dem Boden ankommt.
Ich denke, dass man damit zwar "kühlen" kann, für diese Kühlung aber 
einen heftigen Klimbim in Form von Heatpipes braucht. Das Gehäuse damit 
zu "Fluten" bringt sicher nichts, denn die Wärme ist damit nur "besser 
verteilt".

Christian L. schrieb:
> Der gesamte "Luftraum" zwischen Beton und Metallplatte ist 30 mm hoch.
> Mehr geht nicht. Mein Kunststoffgehäuse ist 27 mm hoch. Weniger geht
> nicht.
> Maximal kann ich dafür sorgen das es (mehr oder weniger) flächenbündig
> anliegt. Fest verschrauben oder ankleben geht nicht.
Nimm ein Wärmeleitpad, das die "Lücken" in der Fläche ausfüllt:
https://de.rs-online.com/web/p/warmeleitpads/1745695/

So hättest du evtl. eine Chance: auf der einen Seite der Beton eines 
Bauwerks via Wärmeleitpad, und auf der Seite zum Blech eine 
Isolierschicht, die verhindert, dass gleich Wärme nachkommt.

Christian L. schrieb:
> seine Programmierung weisst ihn an, bei 55 Grad Celsius abzuschalten
Warum?
Meine Steuerungen sind bis 60°C Umgebungstemperatur spezifiziert und 
laufen bis 80°C innerhalb der Spec.

: Bearbeitet durch Moderator
von Baendiger (Gast)


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Spricht was gegen einen Lüfter? Du musst die Wärme irgendwie abführen... 
ohne eine thermisch gut leitfähige Verbindung  Luftstrom  etc. zu 
einem kälteren Körper kann es nicht gehen.

von Udo S. (urschmitt)


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Christian L. schrieb:
> @none:
> Kühle Luft reinblasen geht leider nicht. IPX4 - das Gehäuse ist dicht.

Nicht in das Gehäuse.
Von aussen in den Spalt in dem dein Gehäuse sitzt. So könntest du die 
Gehäusetemperatur niedriger kriegen, vor allem wenn seitlich am Gehäuse 
noch Kühlrippen sind.

von Udo S. (urschmitt)


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Lothar M. schrieb:
> Meine Steuerungen sind bis 60°C Umgebungstemperatur spezifiziert und
> laufen bis 80°C innerhalb der Spec.

Wäre das Beste.

von Theor (Gast)


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@ Christian

Ich würde gerne wissen, wie lange das Gerät hintereinander laufen soll. 
(Oder habe ich das übersehen?)

Beitrag #6498857 wurde von einem Moderator gelöscht.
von MaWin (Gast)


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Christian L. schrieb:
> Gerne habe ich den Aufbau gezeichnet, damit Ihr das Euch die Situation
> besser vorstellen könnt

Und von dort hast du angeblich keinen Zugang zu kühleren Orten ? Das ist 
doch kein Erdöl-Bohrloch und nicht im Inneren eines sich drehenden 
Motorteils.

Ein Gartenschlauch der ums Gehäuse gelegt immer eine kühle Seitenwand 
ergibt weil Frischwasser durchläuft ? Eine Heatpipe die zum Rand des 55 
Grad Blechs läuft um dort auf einen Kühlkörper.  Oder per Schlauch kühle 
Luft zum Gehäuse pusten ?

Sorry, es gibt sicher dutzende Möglichkeiten. Man muss nur wollen..

von iche! (Gast)


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Woher bezieht denn die Metallplatte ihre Energie?
Wenn die elektrisch beheizt wird, dann ist es wohl wirklich am besten, 
ein Peltierelement einzusetzen. Die Energie, die dabei drauf geht sparst 
du bei der Plattenheizung ja wieder ein.

von Mike J. (emjey)


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Christian L. schrieb:
> Eine externe Wasserkühlung scheidet wegen dem Aufwand (Kosten & Größe)
> leider aus.
>
> Um den Aufbau herum herrschen mindestens 50-60 Grad Celsius.

Nehme den Beton doch als Kühlfläche. Da lässt sich doch sicher eine 
Metallplatte am Beton ankleben?

Oder man drückt die Kühlplatte einfach nur ran, vielleicht mit 
Silikonfett zur besseren thermischen Leitung.
Zu allen anderen Seiten müsste dann eine Isolierung vorhanden sein.

Vielleicht könnte man den Kasten auch gleich an der Beton-Wand 
befestigen?

von Tommi (Gast)


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Christian L. schrieb:
> Das Kunststoffgehäuse zu einem Alugehäuse zu machen war auch schon eine
> Idee. Meine Tests in diese Richtung waren bisher nicht vielversprechend.

> Ich habe schon alles mögliche zwischen die heisse Metallplatte und mein
> Gehäuse positioniert

Wenn das Gehaeuse gleichmaessig aus einem Material ist, hast du in alle 
Richtungen die gleiche Isolation oder Nicht-Isolation. So kommst du 
nicht weiter. 5 Seiten des Gehaeuses muessen isolierend sein. Kunststoff 
isoliert schon nicht schlecht. Auf der Betonseite muss das Gehaeuse eine 
gute Waermeleitfaehigkeit haben. Die Oberflaeche zur Betonwand sollte so 
gross wie moeglich sein, nicht nur fuer einen besseren Waermeuebergang, 
sondern auch um die Betonwand vor Erwaermung durch die Heizplatte zu 
schuetzen.

Ob das reicht, kann man von hier aus nicht sagen, aber man braucht 
sicher keine Wunderisolationsmaterialen um schon nahe ans Optimum zu 
kommen, die konstruktiven Massnahmen sind entscheidend.

von Max (Gast)


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Christian L. schrieb:
> Energie für die Kühlung ist (begrenzt) vorhanden. Dann muss ich
> allerdings das Netzteil ne Stufe größer wählen und das erzeugt dann auch
> wieder mehr Wärme.
>

Die Stromversorgung für Pumpe und Lüfter muss ja nicht aus diesem 
Netzteil was vor deiner Metallplatte sitzt stammen. Pumpe,Lüfter und 
Stromversorgung kann man auch ans andere Ende der Kühlung setzen.

> Eine externe Wasserkühlung scheidet wegen dem Aufwand (Kosten & Größe)
> leider aus.

Was nennst du Aufwand und Kosten. Ne kleine Pumpe mit Kühler und Lüfter 
dazu einige Meter Schlauch kosten kein Vermögen und sind recht schnell 
zusammengebaut. Wer allerdings ein Auto sucht welches auf der 1/4 Meile 
unter 8 Sekunden schafft und das nicht mehr als 500€ kostet kann 
natürlich lange suchen.

von Max (Gast)


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Ich bin übrigens schwer beeindruckt wie viele wichtige Leute hier so an 
Geheimprojekten für Weltraum, Militär und Co arbeiten und aus Gründen 
der Geheimhaltung weder Fotos noch nähere Details nennen dürfen. 
Erschreckend allerdings das diesen Leuten oft nichtmals ein Budget  von 
50€ zur Verfügung steht sich dann aber hier die Relativitätstheorie 
erklären lassen wollen.

von Christian L. (chris_2020)


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Lothar M. schrieb:
> Mein name ist Hase schrieb:
>> Wenn - alles in der Umgebung 55 Grad warm wird, Inclusive Beton Decke
>> - die regelung (SW / HW) nicht angepasst werden darf / kann
>> Dann ist das ein hoffungsloser fall.
> Nein, denn wie gesagt: wenn die Metallplatte noch Energie /aufnehmen/
> und dann "nach unten wegkühlen" kann, dann kann man diese Metallplatte
> mit einem Peltierelement und der Wärme aus der Elektronikbox z.B. auf
> 65°C aufheizen und dafür die Elektronikbox auf 45°C abkühlen.
>

Sorry für die zwischenzeitliche Schreibpause. Ich versuche parallel die 
Temperatur der Metallplatte zu reduzieren. Das ist leider ähnlich 
komplex.

Nun aber zu dem Vorschlag von Lothar:
Hitze in die Metallplatte zu leiten - die ja eigentlich mein "Problem" 
darstellt - darauf bin ich bisher noch nicht gekommen. Dein Ansatz 
klingt so, als könnte es gelingen. Ich werde dazu zeitnah einen 
Testaufbau erstellen und die heiße Seite des Peltier an die 55 Grad 
warme Metallplatte setzen. Dann messe ich die kalte Seite und bin 
gespannt, ob ich da auf 45 Grad Celsius runter komme. Und....ob ich 
damit ausreichend Kühlung an den µC übertragen kann. Gerne werde ich 
berichten.

Vorab schonmal vielen Dank für Deine Idee! Aber auch an alle anderen: 
Vielen Dank für Eure Inspiration. Ich bleibe dran und forsche weiter. 
Noch gebe ich mich nicht geschlagen....

von echt jetzt? (Gast)


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Christian L. schrieb
> Kühlung geht nicht, programmierung ändern geht nicht, Peltier geht nicht, andere 
Position geht nicht ...

Also alles was das Problem verringern würde schliesst Du aus.
Irgendeinen Tod musst Du sterben.

von Helge (Gast)


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Muß das Gehäuse allseitig Kunststoff sein? - Sonst Aludeckel machen 
(oder oben offen lassen) und an die Betondecke drücken. Das scheint ja 
die einzig mögliche passive Wärmesenke zu sein.

von Balduin (Gast)


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Max schrieb:
> Ich bin übrigens schwer beeindruckt wie viele wichtige Leute hier so an
> Geheimprojekten für Weltraum, Militär und Co arbeiten..

In der Raumfahrt werden gern Heliumverdampfer für Kühlzwecke genommen.

von Christian L. (chris_2020)


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Ich habe inzwischen zwei verschiedene Tests durchgeführt. Die kalte 
Seite des Peltier-Elements liegt immer rund 15-18 Grad Celsius unter der 
heissen Seite.

Und auch wenn ich zuvor dachte, das die heisse Metallplatte 
kontinuierlich seine Hitzeenergie in das Peltier "pumpt" - so ist es 
doch genau umgekehrt?! Die kalte Seite des Peltier führt seine 
thermische Energie unbeirrt gegen die heisse Platte ab. Erstaunlich?! 
Aber das funktioniert echt gut! Ich habe an der kalten Seite des Peltier 
maximal 40 Grad Celsius, wenn die Metallplatte zeitgleich 55 Grad 
Celsius hat.

In einem nächsten Aufbau werde ich das Peltier (mit seinen 40 Grad 
Celsius) direkt an die Platinenunterseite, unterhalb des µC kleben und 
mit Wärmeleitpaste die Energie der heissen Seite des Peltiers zu einer 
aussenliegenden Metallplatte ableiten. Da bin ich schon sehr gespannt ob 
das gelingt?! Die aktuellen Tests lassen vermuten, das es funktionieren 
kann.

Sehr spannend...

von Christian L. (chris_2020)


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Helge schrieb:
> Muß das Gehäuse allseitig Kunststoff sein? - Sonst Aludeckel machen
> (oder oben offen lassen) und an die Betondecke drücken. Das scheint ja
> die einzig mögliche passive Wärmesenke zu sein.

@Helge: Den Ansatz das Gehäuse ganz oder in teilen aus Aluminium 
aufzubauen habe ich in einem ersten Test vor Wochen verfolgt. Ich hatte 
dazu die Gehäuseoberseite mit dem Dremel aufgeschnitten und provisorisch 
eine 1,5 mm Aluplatte eingesetzt. Die Aluplatte hatte keinen direkten 
Kontakt zum Beton, ist deshalb ihre Energie nicht wirklich gut 
losgeworden. Die Hitze im Gehäuse konnte ich damit nicht reduzieren. 
Ohne Luftstrom, der die Energie von der Aluplatte abführt, wird das wohl 
nix - oder eben einen direkten Kontakt zwischen Aluplatte und Beton 
schaffen - was aber in der Praxis schwierig wird.

Das Gehäuse öffnen geht wegen der IPX4-Anforderung nicht.

Aktuell ist die Strategie: "Peltier zieht Wärme aus dem Gehäuse raus und 
leitet diese auf aussenliegende Metallplatte" - in meiner Wahrnehmung am 
vielversprechendsten.

von Christian L. (chris_2020)


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Ich habe ja versprochen von meinen Peltier-Tests zu berichten:

Die ersten zwei Testaufbauten haben mich sehr zuversichtlich gemacht, 
allerdings hat der darauf folgende dritte Test dann wieder Ernüchterung 
gebracht. Problem: Misst man die kalte Seite des Peltiers, kommt diese 
locker 15-20 Grad Celsius unter die Temperatur auf der heissen Seite. 
Allerdings klappt das nur solange, wie das Peltier kaum Energie von der 
kalten Seite ableiten muss. Wird die kalte Seite in einer Umgebung mit 
viel thermischer Energie positioniert, merkt man, wie wenig thermische 
Energie das Peltier faktisch abtransportieren kann. Da kommt es dann 
extrem auf den Wärmeabtransport auf der heissen Seite an. Ist der nicht 
optimal, wird die kalte Seite kaum noch kälter als die heisse Seite.

Ich bin aktuell noch in weiteren Tests, um die Energie auf der heissen 
Seite (besser) loszuwerden. Aufgegeben habe ich noch nicht.

####

Parallel beschäftigt mich die Idee, die Programmierung des Silabs EFM32 
nachträglich zu ändern. In einem Forum habe ich von einem FPB-Tool 
(Flash-Patch and Breakpoint) gelesen. Damit soll man Korrekturen an 
einem existierenden Code vornehmen können? Ehrlich gesagt liegt das 
oberhalb meines Kenntnisstandes. Geht das ohne den Originalcode zu 
besitzen? Und ist es wirklich möglich den compilierten Code auf dem 
EFM32 nachträglich zu verändern? Ich stelle die Frage unabhängig 
rechtlicher Aspekte - erstmal nur rein technisch...

von Mike J. (emjey)


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Christian L. schrieb:
> Und ist es wirklich möglich den compilierten Code auf dem
> EFM32 nachträglich zu verändern? Ich stelle die Frage unabhängig
> rechtlicher Aspekte - erstmal nur rein technisch...

Also erst mal muss man die Frmware auslesen und oft machen die Leute es 
so dass sie die Speicherbereiche schützen und man nicht einfach die 
hex-Datei auslesen kann und sie dann auf kopierte Hardware flasht.

Wenn es gehen sollte, dann brauchst du eine deassambler.
In dem Datenblatt schaust du dann nach den Register in dem drin steht 
dass der Prozessor bei 50°C abschaltet, da steht dann wie es heißt, die 
Adresse und irgend wo im deassamblierten Text gibt es dann die Befehle 
wo dieses Register irgend wann gesetzt/gelöscht wird.

Wenn dir die Methode mit der Wand-Kühlung nicht gefällt, dann kannst du 
auch einen Lüfter nehmen (vielleicht so einen Radiallüfter), den du an 
der rechten oder linken Seite des Gehäuses befestigst.

Vielleicht kannst du das Gehäuse des EFM32 damit ausreichend runter 
kühlen.

Oder du überlegst noch ein mal ob du die Wand nicht vielleicht doch 
nutzen kannst. Vielleicht auch mit dem Peltierelement.
Diese Peltierelemente sind aber reichlich ineffizient, wenn du da 100W 
rein steckst, dann hast du eine Kühlleistung von 10W. Die ganze Wärme 
die dabei anfällt, die muss natürlich auch irgend wo hin ... hast du ja 
gemerkt.

Was macht der EFM32 eigentlich? Vielleicht kannst du ihn sinnvoll durch 
eine Eigenkreation ersetzen. Die EFM32-Platine scheint ja nicht so 
wirklich für diese Arbeit gemacht zu sein, wenn er schon bei 50°C 
abschaltet.

von Harald W. (wilhelms)


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Mike J. schrieb:

> Die EFM32-Platine scheint ja nicht so
> wirklich für diese Arbeit gemacht zu sein, wenn er schon bei 50°C
> abschaltet.

Ja, wenn man feststellt, das das verwendete Konzept nicht zu den
Anforderungen passt, sollte man sein Konzept überdenken.

von Bürovorsteher (Gast)


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> sollte man sein Konzept überdenken.

Und endlich mal einen Sachkundigen ranlassen, der in der Lage ist, eine 
komplette Software für den Controller zu erzeugen. Ja, es könnte Geld 
kosten, aber vllt auch nicht mehr, als bei diesem unsäglichen Gebastel.

von _Gast (Gast)


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Hm,


>Was macht der EFM32 eigentlich? Vielleicht kannst du ihn sinnvoll durch eine 
Eigenkreation ersetzen. Die EFM32-Platine scheint ja nicht so wirklich für diese 
Arbeit gemacht zu sein, wenn er schon bei 50°C abschaltet.


Kann es evtl. sein, das EFM32 und Funkmodul zusammengehören?

Dann macht es nämlich durchaus sein das ab einer gewissen Temperatur 
abgeschaltet wird, weil entweder können bestimmte Werte der Norm nicht 
mehr eingehalten werden, oder evtl. wird es der PA vom Sender auch zu 
warm?


Gruß
Gast

von Christian L. (chris_2020)


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_Gast schrieb:

> Kann es evtl. sein, das EFM32 und Funkmodul zusammengehören?

Ja, richtig.

von Mike J. (emjey)


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Christian L. schrieb:
>> Kann es evtl. sein, das EFM32 und Funkmodul zusammengehören?
>
> Ja, richtig.

Dann kann man das Modul vielleicht einfach raus legen?
Ich weiß ja nicht wie viele Leitungen zu dem Modul gehen und ob der 
EFM32 viele Leitungen vom Modul auf die darunter liegende Platine gehen 
lässt.

So richtig viele einfache Möglichkeiten ergeben sich wohl nicht mehr.
Alles selbst neu zu machen ist wohl auch mit viel Arbeit verbunden die 
du wohl auch ungern darein stecken möchtest die bisherige eigentlich 
funktionierende Platine mit einer selbst gebauten Hardware/Software zu 
ersetzen.

von Chris (Gast)


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Mike J. schrieb:
> Alles selbst neu zu machen ist wohl auch mit viel Arbeit verbunden

Dann hätte man es hald mal von Anfang an vernünftig machen sollen ;) 
Lehrgeld

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