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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Temperaturen unter den Spezifikationen (Chips) ==> Folgen?


Autor: Mario (Gast)
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Hallihallo,

ich baue gerade einen Temperaturlogger auf.
Da können auch mal tiefere Temperaturen auftreten.
Im Logger gibt es einen ATMega8 und einen MAX3221, die nur bis 0°C 
spezifiziert sind. (Commercial-Version) (Betriebsspannung: 3,3V)
Ein kleiner Uhrenquarz ist auch "nur" bis -10°C spezifiziert.
Die Temperaturangaben stammen aus den jeweiligen Datenblättern.

Ich möchte nun diese Bauteile auch Temperaturen bis -20°C aussetzen.

Nun wollte ich fragen, was dann passiert :)
Alle Bauteile werden bei diesen tiefen Temperaturen auch betrieben, also 
nicht nur "gelagert".
Kann es nun sein, dass die Bauteile dann komplett ausfallen oder gar 
zerstört werden, oder werden einfach gewisse andere Spezifikationen wie 
Stromaufnahmen oder Taktraten nicht mehr eingehalten?

Wie läuft das? Werden die Chips weiterhin funktionieren, jedoch 
übernimmt der Hersteller dann keine Garantie mehr, was mich aber kaum 
kratzt, oder stellen die komplett den Betrieb ein und werden evtl. sogar 
längerfristig geschädigt?

Wie unterscheiden sich die Chips, welche für höhere/tiefere Temperaturen 
spezifiziert sind im Aufbau eigentlich? Oder werden die lediglich vom 
Hersteller aussortiert? Falls der Chip -40°C aushält, wird er eine 
industrial-Version etc.?

Herzlichen Gruss
Mario

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Gefährlich sind Temperaturen um den Gefrierpunkt, Wasser dringt in Risse 
ein und gefriert, die Risse werden größer und irgendwann ist der Chip 
der Luft ausgesetzt. Dann verwandelt sich das Silizium in den Sand 
zurück, aus dem es gewonnen wurde.

Autor: Andreas K. (a-k)
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Da die aktiven ICs jeweils auch im erweiterten Temp-Bereich bis -40°C 
erhältlich ist, wird es wahrscheinlich funktionieren. Die kommen aus der 
gleichen Fabrikation, nur ist das 0°C-Exemplar nicht im erweiterten 
Bereich getestet worden.

Worst case wäre, dass er sehr wohl getestet wurde, aber dabei rausflog. 
Atmels (informelle) Info zum Unterschied zwischen den L-Versionen und 
non-L Versionen deutet jedoch darauf hin, dass ein solches 
nachträgliches Umsortieren nicht stattfindet.

Autor: Mario (Gast)
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Ok, danke für den Hinweis.

Dann werde ich die Sache mal in den Gefrierschrank schieben :)

Was passiert mit dem Quarz? Wird der schneller oder langsamer laufen bei 
sinkenden Temperaturen (auch unter die Spezifikation....)

Autor: Jörg B. (manos)
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Was für Temperaturen soll denn der Logger loggen? Wetterdaten oder 
Kühlraum?

Bei Kühlraum reicht es bei Dauerbetrieb vielleicht nur ein isoliertes 
Gehäuse drum zu bauen (zur Not mit dem Spannungsregler drin) und den 
Messfühler weit genug weg zu platzieren... Regler und Elektronik könnten 
dann ein "angenehmeres" Klima erzeugen.

Autor: Christian Erker (Gast)
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>Dann verwandelt sich das Silizium in den Sand
>zurück, aus dem es gewonnen wurde.

Da wär ich mir nicht so sicher ...
AMD Athlon CPUs waren EWIG mit offenem Chip (auch wenn auf dem "Gesicht" 
liegt) ausgeführt...

Gruß,
Christian

Autor: Mario (Gast)
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Der Logger wird für ein Jahr im Dorfbach betrieben... :)

Da wirds wohl schonmal -5°C wenns gefriert, von daher kein Problem mit 
den Temperaturen.
Wollt nur mal wissen, was möglich ist an tiefen Temperaturen

Autor: Andreas K. (a-k)
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Dass Wasser beim Gefrieren an Volumen zulegt, ist dir schon klar? Und 
der Bach von oben nach unten zufriert, d.h. dein schönes Gehäuse schwer 
unter Druck gesetzt wird.

Autor: Matthias (Gast)
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...Jahr im Dorfbach betrieb...
       ^^^^^^

Oh, dann hast du zumindest mit der Kühlung keine Probleme ;-)

Autor: Falk (Gast)
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@ Mario (Gast)

>Was passiert mit dem Quarz? Wird der schneller oder langsamer laufen bei
>sinkenden Temperaturen (auch unter die Spezifikation....)

Das hängt von der Temperatur und vom Typ ab. Einige laufen schneller, 
andere langsamer.
Die Temperaturkennlinie von Quarzen ist meist stark nichtlinear, z.B. 
S-förmig (Polynom 3. Grades).

MFg
Falk

Autor: Mario (Gast)
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Das Gehäuse wird den Einsatz problemlos aushalten..., dafür ist gesorgt 
:)
Kühlung war sowieso nie ein Thema, die Leistungsaufnahme ist ja so 
klein...

Vielen Dank für die Hilfe

Gruss
Mario

Autor: Chrisi Bi (ihisg)
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kleiner exkurs in IC design:

Die angegebenen Temperaturgrenzen beziehen sich auf die Entwicklung. IC 
schaltungen werden in einem Temperaturbereich ausgelegt, simuliert und 
getestet. In diesem bereich garantiert der Hersteller die im Datenblatt 
angeführten werte. Liegt die verwendte Temperatur unter oder überhalb 
der angeführten werte kann es zu kleinen und größeren abweichungen im 
Produktdatenblatt kommen. In deinem Anwendungsfall würd ich mir die 
Messgenauigkeit ansehen, da Referenzquellen eben auch nur für einen 
bestimmten Temperaturbereich ausgelegt sind. eventuell kann es hier zu 
abweichungen kommen und die Temperaturmessung wird ungenau.
Wenn die Leistungsaufname kein Problem ist pack doch einfach eine kleine 
Heizmatte um ein paar EUR rein und du bist auf jedenfall Weltmeister....

Autor: Mario (Gast)
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Die Messgenauigkeit ist auch kein Problem, der I2C-Sensor ist bis -55°C 
betriebstauglich :)

Danke für den Exkurs!

Gruss

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