Mein Board wird mechanischen Vibrationen von bis zu 3 kHz ausgesetzt sein. Ich habe das Brett fest gesichert, um den mechanischen Abstand zu minimieren. Dadurch stelle ich sicher, dass mein Board nicht herumspringt oder bei einigen Harmonischen destruktiv vibriert. Allerdings dämpfe ich die Vibration nicht. Meine Intuition sagt mir, dass die Lebensdauer meines Boards durch diese ständige mechanische Belastung verkürzt wird, aber ich kenne die Schwere dieser Auswirkungen nicht a priori. Natürlich werden alle meine Komponenten diese Vibration erfahren ... Gibt es Richtlinien für das PCB-Design in vibrierender Umgebung? Haben Sie einfache Ratschläge zur Umsetzung? Ich habe mein Bestes versucht, um die Komponentenhöhe zu minimieren. Ich überlege vielleicht, das Board in Epoxid zu tauchen, wenn das hilft? Oder versuchen Sie vielleicht, die Vibration zu dämpfen (aber das scheint eine teure Lösung zu sein). Vielen Dank!
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Vibration dämpfen ist nicht teuer. Blindmutter aus Neopren 40 Cent pro Stück https://www.reichelt.de/at/de/blindmutter-9-7mm-12-7mm-bm-m5-12-7-p53589.html Lüfter-Dämpfungs-"Spätzle" 3 Euro für 4 Stück https://www.reichelt.de/at/de/luefterbefestigung-zur-schwingungsdaempfung-4er-pack-inl-36201i-p143778.html Gummipuffer 2 Euro pro Stück https://www.conrad.de/de/p/pb-fastener-110090-gewindepuffer-innengewinde-m3-hoehe-8-mm-1-st-546418.html Sowas benutzen ist auf alle Fälle besser als nix. Gummischeiben bringen übrigens nichts, solange die Schraube aus Metall ist.
Platine mit RTV 3140 3 mm dick beschichten.
So spontan würde ich sagen dass man die Platine in Silikon oder komplett im Bauschaum einbetten könnte.
Ich würde das Board fest an einem Rahmen befestigen und diesen dann mit Vibrationsdämpfern montieren. Durch die zusätliche Rahmenmasse sinkt die Resonanzfrequenz und die 3 kHz erreichen das Board selbst nicht mehr. Für das Board selbst reichen dann FR4 oder vergleichbare Materialien, wobei die Stärke nicht zu gering sein sollte.
Auch beim Layout kann man Vorkehrungen treffen. So sollten z.B. Keramik-Cs (SMD) nicht zu nahe am Rand liegen und quer zur langen Boardkante.
Vielleicht findest Du in diesem Video noch etwas inspiration: https://www.youtube.com/watch?v=1Y2L6QLOi-c&t=1080s
https://www.ansys.com/de-de/blog/optimize-your-pcb https://resources.sw.siemens.com/en-US/white-paper-reducing-pcb-failure-rates-due-to-vibration-and-acceleration
Sarina A. schrieb: > Gibt es Richtlinien für das PCB-Design in vibrierender Umgebung? Haben > Sie einfache Ratschläge zur Umsetzung? Es gibt zum Beipiel die NASA Workmanship Standards https://nepp.nasa.gov/index.cfm/5511 Wie man da auch sehen kann wurden einige der NASA-eigenen Standards mittlerweile durch IPC-Standards ersetzt.
> Mein Board wird mechanischen Vibrationen von bis zu 3 kHz ausgesetzt > sein. Was sollen denn das fuer Anforderungen sein? Es gibt verschiedene Klassen (z.B 3M5) und auch eine Norm(IEC 60721-3-3). https://www.etsi.org/deliver/etsi_en/300001_300099/3000190203/02.02.01_40/en_3000190203v020201o.pdf Das ganze ist aehnlich wie ein Surge oder Burst test. Du definierst deine Anforderungen, bestehst den Test und hoffst dann das es fuer die Praxis auch noch reicht. Eine Schaltung so auszulegen das sie diese Tests immer besteht ist genauso einfach wie eine Schaltung zu entwickeln die immer auf Anhieb durch den EMV-Test kommt. :-D Mit anderen Worten das ist unmoeglich, aber mit der Erfahrung steigt die Wahrscheinlichkeit das es einem doch gelingt. Unser allseits beliebter Australier hat dazu mal ein lustiges Video gemacht: https://www.youtube.com/watch?v=1Y2L6QLOi-c Den Vibrator den du da sehen kannst ist eine billige Methode das auf dem eigenen Schreibtisch vorzutesten bevor es dann an den richtigen Test in ein Testlabor geht. Ausserdem musst du noch unterscheiden ob deine Schaltung den Test nur ueberleben soll oder ob sie dabei auch noch vernuenftig funktioniert. Letzeres ist anstrengender. .-) Olaf
Ahnungs L. schrieb: > Vielleicht findest Du in diesem Video noch etwas inspiration: > https://www.youtube.com/watch?v=1Y2L6QLOi-c&t=1080s Auch die Kommentare sind wertvoll: BobC vor 4 Monaten Als ich Instrumente für Flugzeuge entwickelte, verwendeten wir zwei Schütteltische. Der eine befand sich in einer Temperatur-/Feuchtigkeitskammer, der andere in der Mitte eines 3 m großen Magnetfeldwürfels. Der Tisch in der Klimakammer war zweiachsig (XY), der andere einachsig (Z). Wir mussten die Instrumente verschiedenen betrieblichen Vibrationsprofilen unterziehen, um die Umweltspezifikationen für Propellerflugzeuge, Jets und Hubschrauber zu erfüllen. Ein kompletter Vibrationstestlauf würde fast eine Woche dauern, vorausgesetzt, alles lief gut. Auf den Rütteltischen haben wir so viel gelernt. Früher haben wir unsere Instrumente eingegossen, bis ein Schütteltisch-Test zeigte, dass das eingegossene Instrument leichter beschädigt wurde als das nicht eingegossene. Also haben wir stattdessen nur noch konforme Beschichtungen verwendet. Wir stellten auch fest, dass Blechänderungen durch den Wechsel des Lieferanten die Resonanzen der Instrumente stark beeinflussen konnten, obwohl das Metallmaterial von jeder Quelle denselben Spezifikationen entsprach. Dies konnte durch das Einpressen von Rippen in Schlüsselbereiche behoben werden, so dass wir eine größere Auswahl an Blechmaterial verwenden konnten. Bei einigen Instrumenten verwendeten wir Ultracaps als vorübergehende Notstromversorgung. Diese fielen bei den Schwingungstests allesamt durch. Wir haben alle von Digikey angebotenen Ultracaps getestet. Wir mussten einige mit kundenspezifischen mechanischen Änderungen anfertigen lassen (Maxwell war bei uns vor Ort) und sie dann in einem Metallkäfig unterbringen, der das Schwingungsspektrum, dem die Ultracaps ausgesetzt waren, anpasste. Allein dieses Projekt beschäftigte unsere Schütteltische zwei Monate lang. Die meisten Rütteltische können keine hohen Amplitudenimpulse liefern. Als ich eine superrobuste Ultra-Hochgeschwindigkeits-Digitalvideokamera entwickelt habe, waren wir mehr an einer hohen Impulsantwort interessiert als an Schwingungsmoden. Also haben wir uns ein bisschen wie Höhlenmenschen verhalten: Wir montierten die Kamera auf einer großen Stahlplatte, befestigten einen 3-Achsen-Referenzbeschleunigungsmesser daran und schlugen dann mit einem Vorschlaghammer auf die Rückseite der Platte, wobei wir die Kamera in 26 verschiedenen Ausrichtungen (6 Flächen, 12 Kanten, 8 Ecken) montierten. Die Kamera wurde bei Crashtests in Autos und bei Tests von Raketensprengköpfen im Umkreis von 10 Metern eingesetzt. Sie war für eine Lebensdauer von 100g-Einschlägen ausgelegt.
> Auch die Kommentare sind wertvoll:
Ja, das kann ich nur unterstreichen. Man koennte zwar so ein paar
allgemeine Tips geben, aber letztlich kommt es auf sehr viele
kleine Details an. Aber teilweise widerspricht sich das auch,
nicht jede Loesung ist ueberall die beste oder auch nur eine
gut funktionierende.
Das ist ein typisches Beispiel wo man den Unterschied zwischen
jemanden frisch von der Uni und jemanden der das schon 20Jahre
macht und doppelt so viel verdient, sieht. .-)
Olaf
Sigma schrieb: > So spontan würde ich sagen dass man die Platine in Silikon oder komplett > im Bauschaum einbetten könnte. Oder halt in, dafür entwickelte, Vergussmasse.
Sarina A. schrieb: > > Meine Intuition sagt mir, dass die Lebensdauer meines Boards durch diese > ständige mechanische Belastung verkürzt wird, Denk doch den Gedanken zu Ende und entscheide Dich gegen eine gedruckte Leiterkarte in dieser Umgebung. Nicht umsonst benutzt man die mechanische Elastizität eines WireWraps Aufbaus in 'gerüttelten Situationen'. https://en.wikipedia.org/wiki/Wire_wrap Und natürlich gehört eine Risikoanalyse dazu, wenn schon ein Ausfall wahrscheinlich ist, dann packt man nur das nötigste und ungefährliche in die gefärdete Komponente, alles andere lagert man aus. Vielleicht ersetzt man auch den µC mit dem ganzen beiwerk durch eine kleine diskrete Schaltung? Oder gerade andersrum? Weniger Bauteile, Verbindungsstellen, weniger Ausfälle. Bei den Steckern etc schaut man auf arretierbare (lockable) zum Löten gibt es auch Bauformen die besser hierfür geeignet sind als ander, bspw statt BGA CGA (column grid array). Bauteile nach MIL-Normen gelten als robuster auch resp. Vibrationen als die nach Consumer Standard. https://nepp.nasa.gov/files/22577/11_129_JPL_Ghaffarian_Reliability%20of%20CGA%20LGA%20HDI%20Package%20Board%20Assembly%20JPL%20pub%2012-3_%20%20%20%20%20%202%2028%2012.pdf Und wenn es unbedingt vergossen werden soll (was nicht unbedingt eine schlaue Idee ist) legt man die Schaltung von Anfang darauf aus. Hitzeabfuhr ist schlechter, Isolation (kriechstrom) ist besser. das hat Auswirkungen auf die Platzierung. Aber eigentlich kommt SMD einem Verguß schon recht nahe, also warum in diesem Fall noch alles zukleistern?! https://www.osti.gov/pages/servlets/purl/1356221 Und natürlich sichert man alle Designentscheidungen durch Tests und Experimente ab, muss man halt mehrere Prototypen bauen. Bauen nach Hörensagen genügt nicht.
Sarina A. schrieb: > Mein Board wird mechanischen Vibrationen von bis zu 3 kHz ausgesetzt > sein. Ich habe das Brett fest gesichert, um den mechanischen Abstand zu > minimieren. Dadurch stelle ich sicher, dass mein Board nicht > herumspringt oder bei einigen Harmonischen destruktiv vibriert. > Allerdings dämpfe ich die Vibration nicht. > https://1921681001.id/ > Meine Intuition sagt mir, dass die Lebensdauer meines Boards durch diese > ständige mechanische Belastung verkürzt wird, aber ich kenne die Schwere > dieser Auswirkungen nicht a priori. Natürlich werden alle meine > Komponenten diese Vibration erfahren ... > https://19216811.cam/ > Gibt es Richtlinien für das PCB-Design in vibrierender Umgebung? Haben > Sie einfache Ratschläge zur Umsetzung? > > Ich habe mein Bestes versucht, um die Komponentenhöhe zu minimieren. Ich > überlege vielleicht, das Board in Epoxid zu tauchen, wenn das hilft? > Oder versuchen Sie vielleicht, die Vibration zu dämpfen (aber das > scheint eine teure Lösung zu sein). > > > > Vielen Dank! I got this,.... I got this,...
Fpgakuechle K. schrieb: > Nicht umsonst benutzt man die > mechanische Elastizität eines WireWraps Aufbaus Schon mal SMD-Widerstände gewirewrapt? Georg
Richtlinien... erst muss man die Anforderunegn erfasst haben. Ja, es gibt MIL Normen, fuer zB Einbau in Panzer, Orbitalraketen, kann man nachlesen. Und das muss man dann auch messen koennen. Dafuer gibt es dann auch Testlabs, die Testen das fuer die zahlungskraeftige Kundschaft. Man nimmt einen Schwingtisch, der kann die Frequenz durchsweepen, und mit einem synchronisierten Stroboskop kann man die mechanischen Schwingungen sichtbar machen. So schaut man sich die Schwingungsmoden an, und versucht das Ganze zu optimieren. Sinnvollerweise unterstuetzt man den Prozess mit Simulations Software.
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