korrodierte Leiterplatte

Begonnen von PICkel, 09.03.2024, 15:30:00 CET

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PICkel

Hallo!

Hier mal ein Beispiel, was mit einer Platine passieren kann.
Vorab:
In 2013 habe ich eine Lüftersteuerung (mit PIC12F683) für mein Gewächshaus gebaut. 2 Solar-Paneele versorgen das Ganze. Zum Puffern der Betriebsspannung gibt es eine Kondensatorbank mit 20*4700uF. Und hier wird es interessant:
Nach knapp 11 Jahren hatte sich die Einschalttemperatur zu weit nach oben verschoben, die Bauelementealterung durch Luftfeuchtigkeit und hohe Sommertemperaturen hat wohl Auswirkungen gehabt.
Also habe ich das Ding abgebaut und zur Reparatur zerlegt. Was ich da auf der Platine mit den Kondensatoren zu sehen bekam, hätte ich nie erwartet. Alle Leiterzüge mit Minus-Potential sind dunkel verfärbt bzw. korrodiert. Die Bilder zeigen das Ergebnis.
(Die eigentliche Steuerplatine mit verzinnten Lötpunkten zeigt keine Korrosionserscheinungen.)

Meiner Meinung nach gab/gibt es hier mindestens 2 Ursachen:
- Die Hartpapierplatine (FR2) konnte Feuchtigkeit aufnehmen
- Die Leiterseite war nur mit Lötlack behandelt und damit nicht dauerhaft feuchtigkeitsgeschützt

Durch die Potentialdifferenz von 20V (und mehr) kam es zur Korrosion durch elektrochemische Vorgänge.

Fazit:
Nie mehr FR2- Platinen unter solchen Umgebungsbedingungen einsetzen
Blankes Kupfer schützen durch entsprechende Beschichtung (Lack, Zinn, ENIG)

Gruß
PICkel

Platine_BS.jpg Platine_LS.jpg

^Cobra

Sehr interessant.  :o

Und eine mega Ansammlung von Kondensatoren  :))

picass

Zitat von: PICkel in 09.03.2024, 15:30:00 CETAlle Leiterzüge mit Minus-Potential sind dunkel verfärbt bzw. korrodiert. Die Bilder zeigen das Ergebnis.
Durch die Potentialdifferenz von 20V (und mehr) kam es zur Korrosion durch elektrochemische Vorgänge.
Putzig ist, dass auch diejenigen Teile der GND-Leiterbahnen, welche definitiv nicht von Strom durchflossen werden, von der Veränderung betroffen sind.
Wäre da nicht so eine große Potentialdifferenz, könnte man auch an Akkus denken. Aber solange das Elko-Universum noch ausreichend Signale sendet,........ ;)
Grüße, picass


PICkel

Zitat von: ^Cobra in 09.03.2024, 18:53:35 CETSehr interessant.  :o

Und eine mega Ansammlung von Kondensatoren  :))
Ja, da hat sich mal ein Pollin- Sortiment bezahlt gemacht! ;)

Der Lüfter (120mm,12V,5W) läuft damit natürlich nur ein paar Sekunden, viel wichtiger ist, dass die Spannung für die Steuerung gepuffert wird und bei geringer Sonneneinstrahlung nicht sofort beim Zuschalten des Lüfters zusammenbricht. Damit wird ein ständiges Resetten/Brownout des PIC vermieden.
Der PIC schaltet bei <8V den Lüfter ab. Auch ohne Nachladen durch die Solar-Paneele reicht die Spannung dann noch für 2 Minuten Betriebszeit des PIC.

@picass:
Akkus kamen nicht in Frage, weil:
- begrenzte Lebensdauer und evtl. pflegebedürftig
- Temperatur im Gewächshaus (-20°C bis 35°C), damit auch unterschiedliche Ladeschluss- Spannungen
- Wenn belüftet werden muss, scheint sowieso normalerweise die Sonne und erzeugt Strom

Gruß
PICkel

picass

Könntest du bitte die grundlegende Steuerung darstellen?! Es ist mir nicht klar, wozu die Kondensatoren-Bank notwendig ist.
Spontan sehe ich die Gemengelage so: In einem Gewächshaus ist eine Lüftung installiert, die ihren "Saft" aber ausschließlich von Solarpaneln erhält. Das würde für mich dann bedeuten, dass die Lüftung ausschließlich dann in Betrieb ist, wenn genug Saft angeliefert wird. Im anderen Fall passiert schlicht gar nichts und wird auch erst gar nicht versucht, will sagen: der Pic schlummert im Tiefstschlaf (z.B. akku-gepuffert oder gerne auch mit Batterien, die so was ja monatelang leisten können) oder ist ganz wech.
Grüße, picass

PICkel

@picass:
Klar geht alles nur über Solarstrom. Wenn keine/kaum Sonne scheint, wird's auch nicht zu warm!
So läuft's sinngemäß ab (hier ohne Temperaturmessung, die ist sowieso sehr träge):
start:
  Ub > 12V? ---> Lüfter ein
  Ub < 8V? ---> Lüfter aus
goto start

Auch bei wenig Sonneneinstrahlung liefern die Paneele genug Leerlaufspannung. Die 5...10mA Stromaufnahme der PIC-Schaltung (Lüfter = aus) ist dabei unbedeutend. Man kommt also schnell über die 12V Einschaltspannung, die aber unter Belastung zusammenbrechen.

Stell' Dir vor, es gäbe nur einen "üblichen" Puffer-C mit 100...1000uF. Der wäre auch bei wenig Sonne schnell aufgeladen. Bei 12V schaltet der Lüfter ein und saugt mit 0,4A so einen C innhalb von Sekundenbruchteilen bis zur Abschaltspannung von 8V leer. Mit anderen Worten: Der Lüfter würde nur impulsartig bestromt, was nicht sinnvoll ist.
Mit den knapp 0,1F Puffer-C geht die Sache viel gemütlicher ab.

Weil unter 8V Solarspannung sowieso nichts mehr passiert, kann man bei Dunkelheit den PIC ruhig seinem Schicksal überlassen. Unterhalb von ca. 2V Vdd geht der 12F683 in den Brown-Out-Modus und wird letztendlich stromlos.
Eine nächtliche "Notstromversorgung" des PIC aus Primärelementen oder Akkus erfordert immer eine gewisse Wartung. Dem steht ein mehr als 10-jähriger unbeaufsichtigter Betrieb meiner Steuerung gegenüber. Lediglich ein neuer Lüfter war mal fällig.

Wenn es interessiert, kann ich Programm und Schaltung posten.

Gruß
PICkel

picass

#6
Mist, flixter!
Hatte gestern ein Statement angefertigt, aber das wohl doch nicht eingestellt. Davon eine verkürzte Version:

Zitat von: PICkel in 12.03.2024, 18:50:00 CET@picass:
Bei 12V schaltet der Lüfter ein und saugt mit 0,4A so einen C innhalb von Sekundenbruchteilen bis zur Abschaltspannung von 8V leer.

Da liegt also des Pudels Kern! Selbst bei Sonnenstrahlung leistet das Solarpanel nicht genug Saft, um den Lüfter zu betreiben. Also ist entweder das Panel viel zu klein oder der Lüfter zu gierig. Oder beides. Im Vertrauen, die Panels sind heutzutage derart günstig, da würde ich nachsteuern.
Für meine geplante Kellerbelüftung habe ich übliche PC-Gehäuselüfter vorgesehen. Da gibts 12 bis 14 cm Durchmesser-Geräte, welche bei 12 Volt mit 100 mA zufrieden sind. Damit kann man keine Orkanböen erzeugen, aber lass ma, auf Dauer schaufeln die ganz schön Luft durch die Gegend.
Grüße, picass


PICkel

#7
Hallo picass!

Da hast Du etwas völlig missverstanden:
Meine Antwort bezüglich der Kondensatoransammlung bezog sich auf Deine Frage
Zitat von: picass in 12.03.2024, 10:35:34 CETEs ist mir nicht klar, wozu die Kondensatoren-Bank notwendig ist.
Wie aus meinem Post vom 12.3.24 hervorgeht, helfen diese zur Stabilisierung des Betriebes bei wenig Sonne. Bei normaler bis starker Sonneneinstrahlung reicht der Solarstrom natürlich zum dauerhaften Lüfterbetrieb mit "Vollgas".
Und bitte nochmal lesen: Das schnelle Entladen bezog sich auf das Beispiel eines 100...1000uF-Elkos!

Aber ich denke, diese Diskussion führt jetzt zu weit vom eigentlichen Thema des Beitrages ab und sollte bei Bedarf in einem neuen Thread weitergeführt werden.

Gruß
PICkel

picass

Die bei Cobra und mir eingetretene Verwunderung über die unübliche Ansammlung so vieler C's hat nichts mit Unverständnis zu tun. Es gab nichts – also keine Info -, was oder die man hätte verstehen können. Zumal du auch noch gleich im ersten Beitrag eine falsche Fährte gelegt hattest und von einer ,,Pufferung"  sprachst.
Nix für ungut, PICkel, deine ausgebliebenen, rsp. unglücklichen Formulierungen legten den Grund für die allgemeine Verwunderung. Ein Halbsatz der Art:"......, die [C's] einen zumindest minuten-kurzen Betrieb auch bei leichter Bewölkung (lBW) noch ermöglichen"  hätte ein Verstehen ermöglicht. Auch im zweiten Beitrag gabs eher Nebelkerzen wie:"Auch ohne Nachladen durch die Solar-Paneele reicht die Spannung dann noch für 2 Minuten Betriebszeit des PIC." Aber um den mickrigen Strombedarf des PICs geht es doch überhaupt nicht, wenn bei lBW nicht genug Saft für den Dauerbetrieb des Lüfters zur Verfügung steht.
Grüße, picass

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