Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Zachowanie elektroniki w próżni

27 Maj 2015 08:31 1194 33
  • Poziom 10  
    Cześć,
    mam do zrobienia układ rejestrujący temperaturę który (prawdopodobnie) będzie pracował w próżni. Będzie oczywiście zbudowany z mikrokontrolera, kondensatorków, rezystorków, karty sd, czujnika i baterii. Ma ktoś jakiś pomysł czy układ będzie zachowywał się normalnie jak przy ciśnieniu atmosferycznym czy może mogą wystąpić problemy np. z kondensatorkami
  • Poziom 40  
    O ile nie wysyłasz tego w kosmos :D , to zasadniczo wszystkie elementy elektroniczne powinny pracować w próżni bez zarzutów. Jedynie nie jestem pewien w 100% zachowania dużych kondensatorów elektrolitycznych.
  • Poziom 23  
    A problem grzania się elementów? Chyba, że zastosujesz jakiś radiatorek z wyjściem na zewnątrz?
  • Poziom 10  
    właśnie też tak myślę ale wolałem się upewnić :) będzie to próżnia na ziemi, dużych kondensatorków nie zakładam

    jedyne co mnie martwi to grzanie, muszę zachować minimalne wymiary więc na radiatorek raczej nie mam szans

    jeszcze zastanawiam się jak mocno będzie zaburzony odczyt temperatury. W końcu przez czujnik temperatury też jakiś prąd płynie a ciepło nie ma gdzie byc odprowadzone
  • Moderator Mikrokontrolery Projektowanie
    Stosuj kondensatory ceramiczne. Są też takie które są liczone w µF, więc nie powinieneś mieć problemów.

    Grzanie - grzania czego się obawiasz?

    Zaburzony odczyt temperatury? Ale czego? próżni?

    Innymi słowy opisz dokładnie co planujesz i czego konkretnie poszczególne problemy dotyczą, byśmy mogli odpowiadać na Twoje pytania.
  • Poziom 10  
    zamierzam zaprojektować i wykonać układ elektroniczny który będzie mierzył temperaturę innego układu elektronicznego (jest gotowa płytka więc nie mogę nic do niej dodać). Całość będzie zamknięta w "pojemniku" wewnątrz którego będzie (prawdopodobnie) próżnia. Na koniec najlepsze :) wszystko wrzucamy do pieca 900°C i smażymy około godzinki :)
  • Moderator Mikrokontrolery Projektowanie
    Sadysta :D

    Czego konkretnie temperaturę czujnik będzie mierzył? Atmosfery (prawie próżni) wewnątrz pudełka, czy będzie przyklejony do konkretnego elementu elektronicznego?

    Bo jak "prawie próżni", to właściwie nie będziesz miał jak go skalibrować na bazie jego dokumentacji, chyba że jest to jakiś specjalistyczny czujnik do takich celów.
  • Poziom 10  
    będzie przyklejony :) jasne że próżnię trochę bez sensu mierzyć ;p
  • Poziom 43  
    Zależy po co ta próżnia tam jest, przykładowo urządzenia które służą do przeprowadzania procesów technologicznych w próżni nie mogą mieć byle jakich materiałów w środku.

    Cytat:

    Na koniec najlepsze Smile wszystko wrzucamy do pieca 900°C i smażymy około godzinki Smile
    Czy liczysz na to że próżnia da ci wystarczającą izolacje termiczną żeby z elektroniki zostało coś więcej niż kupka popiołu?

    Cytat:
    jedyne co mnie martwi to grzanie, muszę zachować minimalne wymiary więc na radiatorek raczej nie mam szans
    W próżni radiatorek by słabo działał, konwekcji brak, zostaje rozpraszanie ciepła przez promieniowanie.

    Cytat:
    W końcu przez czujnik temperatury też jakiś prąd płynie a ciepło nie ma gdzie byc odprowadzone
    Jeśli układ jest izolowany termicznie to może nie potrzeba mierzyć, z czego wynika zmiana temperatury?
  • Poziom 10  
    Mierzymy ochronę jaką zapewnia "pudełko" gdyż docelowo ma ono ochronić badają elektronikę. Więc jak najbardziej jest sens by to badać. :)
  • Poziom 29  
    Ciekawe jak się zachowają kondensatory elektrolityczne w próżni. Ciśnienie wewnętrzne nie rozsadzi ich przy zaniżonym ciśnieniu zewnetrznym? Co z wyciekiem elektrolitu?
  • Poziom 11  
    Może odświeżę temat
    Chce włożyć do próżni ramię robota do wykonywania prostych czynności w próżni. Czyli coś jakby ramie robota stacji kosmicznej czy wahadłowca.
    Tak wiec w próżni pracować będą silniki krokowe lub serwa. Ramie kupione jest pod serwa. Z elektroniki będzie tylko w próżni płytka PWM sterownika
    serw sterowana po magistrali szeregowej. Wyobrażam sobie że wszelkie utrudnienia jeżeli takowe mogą wystąpić dla elementów elektronicznych
    można by rozwiązać zalewając sterownik żywicą. Pozostaje elektronika w serwach. (która tez można by chyba pozalewać). Próby i testy będę mógł przeprowadzić za ok miesiąc.
    Wówczas będę mądrzejszy :). Na siłę można by wyprowadzić z pojemnika próżniowego całe okablowanie silników krokowych i serw ale najpierw spróbuje sterownika umieszczonego przy ramieniu i sterowania szeregowego, polecenia PWM wysyłane magistralą szeregową.
    Czy macie jakieś rady i przemyślenia może?
  • Specjalista elektronik
    Przede wszystkim w próżni nie ma odpływu ciepła przez konwekcję, a tylko przez promieniowanie, i przewodzenie przez te elementy konstrukcji, które wychodzą poza tę próżnię (o ile takie są) - to powoduje, że odprowadzanie ciepła jest dużo gorsze, i łatwo o przegrzanie elementów. Ten sam problem, na nieco mniejszą skalę, wystąpi przy mocno obniżonym ciśnieniu - np. przy 10-krotnie mniejszym lepkość powietrza jest taka sama, ale zmiana ciężaru właściwego 10 razy mniejsza, więc konwekcja też 10 razy mniejsza. A jeśli taki robot ma działać w stanie nieważkości, to i bez próżni konwekcji nie będzie. Jeśli czas działania ma być niedługi, to można np. zalać żywicą, przy odpowiedniej ilości nie zdąży się mocno nagrzać.
  • Poziom 11  
    _jta_ napisał:
    Jeśli czas działania ma być niedługi, to można np. zalać żywicą, przy odpowiedniej ilości nie zdąży się mocno nagrzać
    No właśnie tak pomyślałem z tą żywicą że powstanie masa żywiczna pochłaniająca właśnie ciepło i dodatkowo stanowiłaby barierę dla elementów które mogły by ulec rozszczelnieniu. Doświadczenia opiszę po próbach.
    Dziekuje.
  • Specjalista elektronik
    Można jeszcze poszukać informacji o przewodnictwie cieplnym, oraz pojemności cieplnej żywicy, i policzyć, jak szybko może rosnąć temperatura elementów układu. Albo zmierzyć - napięcie przewodzenia diody przy ustalonym (byle niewielkim) prądzie maleje liniowo ze wzrostem temperatury złącza - zalać diodę w żywicy, umieścić w próżni, puszczać większy prąd, by ją podgrzać, a potem mały, by mierzyć temperaturę złącza. Wcześniej dla tego małego prądu ją wyskalować.
  • Poziom 21  
    Andrzej Kmicic napisał:
    _jta_ napisał:
    Jeśli czas działania ma być niedługi, to można np. zalać żywicą, przy odpowiedniej ilości nie zdąży się mocno nagrzać
    No właśnie tak pomyślałem z tą żywicą że powstanie masa żywiczna pochłaniająca właśnie ciepło i dodatkowo stanowiłaby barierę dla elementów które mogły by ulec rozszczelnieniu. Doświadczenia opiszę po próbach.
    Dziekuje.

    poszukaj materiałów o "przemianie fazowej" są różne substancje chemiczne o niskim punkcie tej przemiany pobierające duże ilości ciepła-może odpowiednia masa tej substancji pozwoli zaabsorbować energie z jednostkowego czasu działania modułu. Ewentualnie zalanie parafiną jeśli nie przeszkadza-moduł dwusekcyjny roboczy w stanie stałym, po "przegrzaniu i stopieniu parafina" ścieka do drugiego rezerwuaru (poniżej) jako ciecz. Lub twoja wersja z "zestaloną żywicą tyle ,że z "żywicy" wyprowadzane ciepło za pomocą "rurki cieplej"(heat pipe) takie jak są stosowane w radiatorach procesorów komputerów
  • Specjalista elektronik
    Trójwodny octan sodu? Temperatura przemiany w roztwór wodny octanu sodu 58 °C, ciepło przemiany 264–289 kJ/kg (to już z angielskiej Wikipedii).
    Albo pięciowodny tiosiarczan sodu, temperatura 48.3 °C, ale brak danych, jakie jest ciepło przemiany.
  • Poziom 36  
    AVE...

    Trzy opcje:
    1. Wyfrezować w aluminium "adapter" dopasowany do rozstawu grzejących się elementów w sterowniku i przymocować do niego blok wodny procesora od peceta. Wyprowadzić rurki na zewnątrz komory do reszty zestawu chłodzenia wodnego...
    2. Wyciąć otwór z boku komory i załatać go dużym radiatorem od zewnątrz. Od środka umocować sterowniki do tego radiatora...
    3. Trzymać sterownik poza komorą i w ścianie umocować hermetyczne złącze/przepust. Nawet gniazdo DB-25 zalane żywicą po wlutowaniu przewodów będzie szczelne...
  • Poziom 33  
    Przemiana fazowa to również parowanie. Np. ciepło parowania wody to ponad 2000kJ/kg. Ta metoda chłodzenia jest bardzo skuteczna i działa w próżni.
  • Specjalista elektronik
    Ale to ma być ramię robota działające w próżni, musi się poruszać... Jak chcesz z niego odprowadzać ciepło, którędy?

    Chyba trzeba by użyć giętkich rurek z płynącą wodą. No, to robot będzie trochę podobny do nas - będzie miał jakieś krążenie płynu w "żyłach"...
  • Poziom 33  
    Mały metalowy pojemnik np. z wodą i bimetalicznym lub ciśnieniowym zaworkiem. Może być on przykręcony do silnika. Wzrost temperatury spowoduje otwarcie zaworu i natychmiastowe wyparowanie porcji wody a w konsekwencji ochłodzenie pojemnika.
  • Poziom 36  
    AVE...

    Woda w próżni będzie wrzala w temperaturze pokojowej, lub poniżej niej (zależnie od ciśnienia). Dodatkowo para wodna spowoduje, że próżnia nie będzie próżna. Rurki igielitowe i bloczki wodne na elementach do schłodzenia to lepsza opcja, niż jakieś fikuśne pojemniki z wodą...
  • Poziom 33  
    Urgon napisał:
    Woda w próżni będzie wrzala w temperaturze pokojowej, lub poniżej niej (zależnie od ciśnienia).

    Tak ale woda w zamkniętej butelce włożonej do próżni nie będzie wrzała w temperaturze pokojowej.
    Urgon napisał:
    Dodatkowo para wodna spowoduje, że próżnia nie będzie próżna.

    Kosmos jest dość duży. Trochę pary wodnej służącej do chłodzenia silnika raczej nie pogorszy próżni.
  • Specjalista elektronik
    Jeśli to ma być w Kosmosie, to przewiezienie tam wody jest nieco kosztowne, i trudno dowieźć dodatkową, jak się skończy zapas.
  • Poziom 33  
    _jta_ napisał:
    Jeśli to ma być w Kosmosie, to przewiezienie tam wody jest nieco kosztowne, i trudno dowieźć dodatkową, jak się skończy zapas.

    Z rurkami łączącymi urządzenie z ziemią może być jeszcze trudniej.
    Nie wiadomo jak długo ma całość pracować. Może ma być to tylko kilka minut.
  • Poziom 36  
    AVE...

    Twój pomysł jest głupi, bo woda szybko się skończy, a wtedy nici z chłodzenia. To raz. Dwa, w przypadku silników krokowych, jeśli są zasilane prądem znamionowym, to nie powinny się grzać przy normalnej pracy. Trzy, nikt nie dopuściłby takiego rozwiązania do zastosowania w kosmosie...

    W kosmosie stosuje się radiatory, które przez czystą radiację oddają ciepło, a ciepło do nich trafia za pomocą instalacji chłodzenia wodą lub inną cieczą o dużej pojemności termicznej...
  • Poziom 33  
    Urgon napisał:
    wój pomysł jest głupi, bo woda szybko się skończy, a wtedy nici z chłodzenia.

    Rozumując w ten sposób to równie głupi jest pomysł napędu rakietowego. Paliwo szybko się kończy i nici z napędu.
    Urgon napisał:
    Dwa, w przypadku silników krokowych, jeśli są zasilane prądem znamionowym, to nie powinny się grzać przy normalnej pracy.

    Wydaje mi się, ze nie ma silników o 100% sprawności. W każdym innym wydziela się ciepło.
  • Specjalista elektronik
    TvWidget napisał:
    Z rurkami łączącymi urządzenie z ziemią może być jeszcze trudniej.

    Jeśli to ma być w Kosmosie, to niewątpliwie masz rację - dużo, dużo trudniej. ;)

    Urgon napisał:
    w przypadku silników krokowych, jeśli są zasilane prądem znamionowym, to nie powinny się grzać przy normalnej pracy.

    Nawet na Ziemi określa się, do jakiej wysokości jakieś urządzenie może pracować (dla większej musiałoby pracować ze zmniejszoną mocą - przy mniejszym ciśnieniu zmniejsza się konwekcja i choć na ogół jest zimno, to chłodzenie jest gorsze) - przy normalnym ciśnieniu silnik (czy inny element układu) nie nagrzewa się nadmiernie, ale przy niskim ciśnieniu oddawanie ciepła jest gorsze, i trzeba zmniejszać moc, jaka zamienia się w ciepło. Nie wiem, na ile, ale wiem (jakiś znajomy mi pokazywał), że to pogorszenie chłodzenia jest poważnym problemem dla elektroniki.

    Poza tym, w Kosmosie nie można liczyć na konwekcję grawitacyjną - mamy stan nieważkości. Jest taki sposób chłodzenia (skuteczniejszy od wody płynącej konwekcyjnie), że używa się ferrocieczy i magnesu umieszczonego przy tym, co się grzeje - ferrociecz przy wzroście temperatury zmniejsza przenikalność magnetyczną, więc magnes przyciąga zimną i można mieć konwekcję w stanie nieważkości. Woda jest diamagnetykiem, ale słabym, i nie wiem, jak zależy to od temperatury - w którą stronę byłaby konwekcja w polu magnesu.
  • Poziom 33  
    _jta_ napisał:
    przy mniejszym ciśnieniu zmniejsza się konwekcja i choć na ogół jest zimno, to chłodzenie jest gorsze) - przy normalnym ciśnieniu silnik (czy inny element układu) nie nagrzewa się nadmiernie, ale przy niskim ciśnieniu oddawanie ciepła jest gorsze.

    Pozornie może się wydawać, że ten problem dotyczy całego silnika. Tak jak mam to miejsce w świcie w jakim żyjemy. W próżni będzie inaczej. Bez konwekcji powietrza uzwojenia wewnątrz mogą ulec przegraniu podczas gdy obudowa silnika będzie zimna.
  • Specjalista elektronik
    Nie wiem, jak są skonstruowane serwa, ale silniki krokowe mają uzwojenia na rdzeniu stojana, więc jakieś połączenie cieplne z obudową jest - jakkolwiek może być niewystarczające, może przydałoby się specjalne wykonanie silnika krokowego, z wypełnieniem przestrzeni między zwojami pastą termoprzewodzącą (a może klejem termoprzewodzącym). Jakkolwiek niewykluczone, że tam i tak zalewa się całe uzwojenie żywicą i próżnia nie wpływa na przepływ ciepła z uzwojeń do obudowy.

    Duże znaczenie ma powietrze dla chłodzenia silników, w których płyną prądy w wirniku - wirnik oddaje ciepło głównie powietrzu, którym dmucha wentylator - a w próżni nie będzie czym dmuchać. Ale i dla innych silników może być problem z nagrzewaniem się wirnika: pole magnetyczne działające na wirnik zmienia się, wytwarzają się prądy wirowe, i one podgrzewają wirnik - niewiele, jak jest powietrze, to zabierze to ciepło... ale w próżni nie ma go i nie zabierze.