Elektronik unter Hochdruck

Replikator

Hi Leute, ich hoffe hier bin ich richtig mit dem Thema.

Details darf ich hier leider nicht posten aber dennoch versuche ich mal mein Problem zu schildern.

Also auf der Arbeit mache ich gerade ein Projekt mit, in dem eine elektronische Schaltung in einem Hochdrucktank angebracht wird.

Dieser Behälter wird für ~5Min auf 6000 (6-TAUSEND) Bar gebracht.
Vom inneren des Tanks müssen wir einen Messwert rausbringen.

Nun meine Frage:

Wieviel Druck halten wohl solche SMD-Bauteile aus? Meiner Meinung müssten die ICs und Widerstände das wegstecken. Aber wie sieht es mit den SMD-Keramikkondensatoren aus?
Solche Daten findet man nicht in einem Datenblatt, so denke ich (zumindest hab ich das noch nicht gesehen, ich meine wer testet sowas? ).

Die größere Frage, die ich mir stelle ist aber:

Welche Energieversorgung kann man unter diesen Bedingungen wohl verwenden?
Eine Mignon oder 9V-Block Batterie würden ja einfach zerdrückt werden wie ein Insekt.

Ich denke da evt. an die Lithium-Technologie. Ein LiPo hat ja keine Hohlräume in diesem Sinne oder?

Ist ein sehr spezielles Thema, ich weiss, werde mich auch nochmal im www erkundigen, aber evt. hat sonst noch wer eine Idee.
Ich würde mich freuen!

Gruß

IBF

Boah,.... harte Nuss.
Nach meiner Ansicht wird das nicht klappen, dass die einzelnen Bauteile den Druck überleben.

Ich habe mal vor langer Zeit einen Logik-IC mechanisch geöffnet. Im Prinzip eigentlich nur das Plastikgehäuse so geteilt, dass der „Deckel“ oben weggehoben werden konnte. Der Chip lag dann offen vor mir. Um den Chip herum war „Luft“.
Bei einem größeren Druck gibt das Gehäuse nach und wird wohl auf den Chip drücken bzw. die Bonddrähte verformen. Wenn vorher das Gehäuse nicht schon zerspringt.

Ob die Kondensatoren einen zwar gleichmäßgi von allen Seiten ausgeübten Druck aushalten, das wage ich auch mal zu bezweifeln.
Ich habe mal die Datenblätter von ein paar Bauteile durchgesehen. Da steht nichts drin über „zulässige Drücke“. Ob das Zeugs im Weltraum (=Unterdruck) oder im U-Boot (=Überdruck) eingesetzt wird, hängt wohl vom einzelnen Fall ab.
Es gibt die MIL-Spezifikation (=Militär). Aber da wird meines Wissens nur ein höherer Temperaturbereich und eine kleinere FIT-Rate (=Ausfallwahrscheinlichkeit) abgedeckt.
In der Gebäudetechnik gibt es separate Normen für "Erdbebensicherheit". Da müssen die Geräte höhere Vibrationsanforderungen aushalten, aber meines Wissens ist der geforderte Temperaturbereich und der Druck gleich.

Ich denke, bei den Bauteilen wird es sich nicht vermeiden lassen, einmal eine Anfrage bei den Bauteilherstellern zu starten. (Ist ein übliches Verfahren bei Neuentwicklungen. Ich glaube,die Applikationslabore in den Firmen sind das schon gewohnt, dass von Kunden immer spezielle Anfragen hereinpurzeln....)

Mit hohen Drücken habe ich bisher noch nie arbeiten müssen. Aber wenn ich diese o.g. Aufgabenstellung hätte, dann würde ich versuchen, die Elektronik in einer separaten Hochdruck-Kugel zu evakuieren.
Wie dicht die Zuleitungsanschlüsse sind etc, das kann ich leider nicht beurteilen.

Replikator

Danke schonmal für deine Antwort!

Eine Harte Nuss, ja das ist es!

Ich habe die Elektronik ebend mal unter Druck gesetzt, 5Mins 6000Bar.

Äußerlich ist die Schaltung unverändert, nur funktionieren tut sie nicht mehr

Ich vermute das ist Feuchtigkeit, die in jedem noch so kleinen Spalt gedrückt wurde. Wenn nicht, so were ich mal alle Bauteile einzelnd durchmessen.

Eine Kapselung existiert schon, aber funktioniert noch nicht so recht, zu viel Druck.

Naja, die eigendliche Frage bleibt aber noch LiPos vs Druck
Hab grad mal ne h gegoogelt und nichts gefunden... Hat sonst noch wer eine Idee/Erfahrung?

panzerbot

Bei U-Booten steckt die Elektronik meistens in einem mit Öl gefüllten Tank. Solltest du mal probieren.
Ambesten dann den behälter als Kugelform, wie Reiner schon sagte.
Edit:
Zu den Lipos
http://www.offroad-cult.org/Special/lipo_i…o_im_rc_car.htm
Auf den Bildern siehts so aus als ob da keine drin ist.
Und da es ein Lipo nichts macht wenn man sich von oben draufstellt, wo ja die Luft rausgehen würde, macht es also nicht wenn die Luft rausgedrückt würde.
Gruß Kai

Bot-fan

Ich weiß ja nicht worum es geht,
aber so als ausenstehender würde ich ma die einfachste ide vorschlagen, meist denkt man ja so komplizirt, dass man das einfache vergisst.
(Die Usa entwickelte einen Kugelschreiber der auch im
Weltall schreibt. Die Russen nahmen den Bleistift )

Also:

Ich denke es ist egal ob die Batterie offen oder geschüzt liegt oder?

Bau einfach nen Stabilen Metall-kasten um nen 9 V-Block
wo 2 Kabel rauskommen.
Falls dan die Löcher stören, könnte man zumindestens
1 Kabel aus nem Dicken Metall-Kabel machen das
man ausen festschweißt.

Oder ist es wichtig das der Stromzufluß auch dem
Druck ausgesezt ist???

(Wer weiß vielleicht baust du ja bei der Mars-mission mit
oder nem Russichen U-boot )

Hoffe das hier war wenigstens etwas hilfreich.

bat_boy

Hi,

klassische Idee: komplette Elektronik in ein Gehäuse und mit Vergussmasse füllen die einzige Schwachstelle wären die Sensoreneingänge.......

p.s. du musst mal unter high-pressure oder highpressure und electronic suchen, zumindest viele treffer.

Replikator

Das mit dem Metallkasten um die Batterie, haben wir auch schon getestet, gleicher Effekt wie bei dem weiter oben erwähnten Kasten für die Elekronik.

Würde man es noch weiter führen mit der Kapselung, so denke ich würde das auch gehen, nur gibt es da noch einen anderen Aspekt, die Kosten.

Das Ding soll ja nicht sooo viel kosten später und alleine für eine Fotobatterie, diese kleinen kurzen 12V-Zellen musste eine Kapsel her die so groß ist wie ein Unterarm.

Geht mir auch um die Größe. Die Behandlungszelle ist nicht soo groß, und dann muss auch noch das zu behandelnde Zeugs rein. Das kleine Platinchen und ein Lipo, etwas wasserdicht verpackt, das wär winzig.

Das mit dem Vergießen hab ich mir auch schon gedacht.
Kleine Form machen, Elektronik und Batterie rein, Füllmasse rein und fertig. Ok, zwei Drähte müssen noch nach draussen geführt werden.
Problem dabei ist halt: was ist mit der Batterie wenn sie mal schlapp macht. Kabel vom Akku nach draussen führen ist nicht, da... ich sag mal so, der Druck wird mit Wasser erreicht.

Wobei ich da auch schon eine dumme Idee habe.

Auf jeden Fall danke ich euch erstmal für eure Hilfe!!

Bot-fan

was ist mit der Batterie wenn sie mal schlapp macht.

Machst du 2 Sachen / Elektroniken
in guß-masse.
1ne für Elektronik
1ne für die Batterie
und aus beiden kommen 2 Kabel zum "zusammenstecken" mit dichtungen
(Da gibts ja 1000-Stecker arten )

Die eine Kugel hat die Batterie und wird nach leer weggeschmißen (oder rausgenommen und aufgeladen ^^)

So wären die Druck-sicher / Wasserfest
und auswechselbar

???

Krümmel

Bedenke Leitungen sind wie Schläuche. Die lassen den Druck durch.
Was muss die Schaltung den können? Das würde die sache schon "vereinfachen" . Sofern du dazu stellung nehmen darfst.
Sind da Sensoren nach draußen geführt? Oder wie sieht das aus?

Terminx

wäre es nicht möglich alles was nicht unbedingt im druckbehälter sein muss drausen zu montieren und eine leitung nach innen zu legen?

Replikator

Stecker kannste Knicken, da geht das Wasser durch!
Hab bislang noch keine Stecker gesehen, die bis 6000Bar Wasser abhalten.
Ich glaube bald selber nicht welche Kraft dieser Druck hat. Heute habe ich gemerkt, der Druck hat es irgendwie geschafft,einen meiner ICs zu verschieben. oO

Es ist ein Sensor der nach draussen geht. Dass das Wasser durch diese Durchführung dringen kann ist mir bewusst, aber man kann es evt geschickt legen, evt. hin und her und eine möglichst lange isolierte Strecke nehmen, denke dann könnte das gehen, die Vergußmasse die wir haben ist ziemlich krass. Den Sensor selber habe ich ja schon vergossen, da ist bislang auch noch nichts durchgekommen. So sind die Leitungen ja an beiden Seiten vergossen.

In wie weit ich was dazu schreiben darf weiss ich nicht, das ist ja so eine Sache mit einer Forschungseinrichtung.
Ich lass es lieber weil von wegen Verschweigungspflicht und so.

Wie gesagt, ich werde versuchen das alles mal zu vergießen.

IBF

Wegen der Stromversorgung gibt es schon eine Lösung. Und zwar kleine Akkus rein. Geladen wird "kontaktlos". Dieses Prinzip ist z.B. bei manchen elektrischen Zahnbürsten angewandt. Soweit ich weis, ist die induktive Kopplung inzwischen mit einem ganz akzeptablen Wirkungsgrad versehen. Allerdings habe ich jetzt keine Ahnung, was für Bausteine bzw. käufliche Komponenten hier verwendet werden (... jetzt auch irgendwie keine Lust zum Recherchieren... )

Bleibt noch das Problem vom Sensoranschluss.

Replikator

Reiner du kannst Gedanken lesen.

Das hab ich gemeint!
Meine Zahnbrüste macht das nämlich so! Leider hab ich auch keine Ahnung wie man das gescheit hinkriegt...

Krümmel

Zwei Spulen und hochfrequente Gleichstromimpulse (wie bei schaltnetzteilen) auf der Sekundärseite sind eine freilaufdiode und eventuell noch ein Kondensator. Dieses Prinzip nutzt meine batterielose Funkmaus.

IBF

Zitat

Original von Krümmel
Zwei Spulen und hochfrequente Gleichstromimpulse (wie bei schaltnetzteilen) auf der Sekundärseite sind eine freilaufdiode und eventuell noch ein Kondensator. Dieses Prinzip nutzt meine batterielose Funkmaus.

Aha... ok, danke für den Hinweis. Ich hätte das wahrscheinlich schon wieder etwas "overengineierd" gemacht, also mit Stromüberwachung, Energieoptimierung, etc...

Nur der Neugierde halber: Kannst Du mit dem Oszi mal messen, welche Taktrate hier bei den Pulsen gemacht wird. (...ich habe noch eine Zahnbürste, die geht ohne Strom... )

Flatliner

Ich würde auch versuchen alles in einer Form zu vergießen, inkl. Akku. Zum Laden werden zwei Metallkontakte nach außen geführt. Kurzschlußgefahr? In welchem Medium wird denn der Druck aufgebaut? Z.B. bei vollentsalztem Wasser sollte da nicht viel passieren. Was soll der Sensor denn eigentlich messen?

Krümmel

Soweit ich weis 10KHz. Aber ohne Gewär.
Es kommt immer darauf an ab wann die Spulen "gesättigt" sind. Die werden immer kurz vor der Sättigung betrieben.

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