Высокая температура, выбор комплектуюших и не только Опции

[bullit]

Всем Здравствуйте!

Стоит задача по разработке устройства, которое будет работать в широком диапазоне температур - от минус 40 до 180 градусов.
Есть необходимость в применении МК, ОУ и т.д.
Сейчас ставят PIC рассчитанные на 125 градусов. В принципе работают, но говорят надежность флешпамяти после однократного перегрева до 175 градусов существенно снижает её ресурс.
Операционники наши: 140 серию. Уход как по смешению так и по усилению.

Кто как выходит из положения? Какие МК, ОУ, сердечники трансформаторов, материал для ПП, защитные покрытия и т.д. и т.п.

Может есть соответствующая литература? буду рад всему.

Для себя может я бы и не задумывался, взял бы что есть под рукой, а тут нельзя.

Слышал применяют сосуды Дьюара, и подобные термоса.

Заранее большое спасибо!

[kalimusk]

Всем Здравствуйте!

Стоит задача по разработке устройства, которое будет работать в широком диапазоне температур - от минус 40 до 180 градусов.
Есть необходимость в применении МК, ОУ и т.д.
Сейчас ставят PIC рассчитанные на 125 градусов. В принципе работают, но говорят надежность флешпамяти после однократного перегрева до 175 градусов существенно снижает её ресурс.
Операционники наши: 140 серию. Уход как по смешению так и по усилению.

Кто как выходит из положения? Какие МК, ОУ, сердечники трансформаторов, материал для ПП, защитные покрытия и т.д. и т.п.

Может есть соответствующая литература? буду рад всему.

Для себя может я бы и не задумывался, взял бы что есть под рукой, а тут нельзя.

Слышал применяют сосуды Дьюара, и подобные термоса.

Заранее большое спасибо!

Мы прменяли тепловые трубки (было куда отвести тепло от элементов). Может быть элементы Пельтье помогут. Если 180 градусов действуют постоянно, то это почти неразрешимая задача. Надежность изделия будет катастрофически низкая. Аналогичные проблемы есть в геофизической аппаратуре, может быть там можно подсмотреть технические решения.

[Stanislav]

Стоит задача по разработке устройства, которое будет работать в широком диапазоне температур - от минус 40 до 180 градусов.
Есть необходимость в применении МК, ОУ и т.д.

..................................................

Кто как выходит из положения? Какие МК, ОУ, сердечники трансформаторов, материал для ПП, защитные покрытия и т.д. и т.п.

У Honeywell есть набор таких микросхем. Раздобыть, видимо, будет непросто...
У TI и Infineon тоже что-то встречалось, по-моему.
Применять при 180гр. компоненты, рассчитанные на 125гр - нельзя.

...Может есть соответствующая литература? буду рад всему.

Погуглите на тему "кремний на изоляторе" - SoI.

Кроме того, не забывайте, что даже резисторы с конденсаторами должны быть соответствующими. А также материал платы, и даже припой.

[Ilya_z]

У Honeywell есть набор таких микросхем. Раздобыть, видимо, будет непросто...
У TI и Infineon тоже что-то встречалось, по-моему.
Применять при 175 гр. компоненты, рассчитанные на 125гр - нельзя.

есть еще у Holtek, но к сожалению реально достать все это практически не возможно, даже если цена не имеет значения..
а насчет того что нельзя применять обычные (125гр) компоненты, тут
конечно формально Вы абсолютно правы, тем не менее применяют и теже америкосы применяют, в аппарвтуре стоимостью сотни к$ . Вопрос в том что изготовленная аппаратура должна проходить соответсвующее тестирование и иметь адекватный заявленый срок наработки(реально производители дают от 20-30 до 500 часов).
Что касательно самого вопроса этого температурного диапазона:
Во первых нужно определиться действительно нужно 180гр или достаточно 170 или 165 ? Это важно, поскольку каждые несколько градусов стоят довольно серъезных усилий. Верхняя рабочая температура 150 достигается сравнительно просто, при соответсвующем методологическом подходе, далее все намного сложнее.
На что надо обратить внимание:
Практически все совремменные интегральные стабилизаторы имеют встроенную температурную защиту(в дипазоне 120-150), надо либо искать без защиты, либо делать на рассыпухе, это также в значительной мере относитсяи к драйверам.
Вообще изготавливать что можно на дискретных элементах -неплохой выход. В качкстве микроконтроллеров можно порекемендовать PIC, опасения насчет надежности flash практикой не подтверждаются, самое главное не пытаться делать перепрошивку на высокой температуре- это действительно часто заканчивается фатально, тоже относитсяи к EEPROM - читать можно, писать при температуре выше 100 категорически не рекомендуется.
Слабое место встроенный генератор, при T>150 используйте внешний.
При высоких температурах неплохо работают ОУ, АЦП, ЦАП от AD, особенно которые упакованы в керамические корпуса.
Выпрямительные диоды с шоттки - практически все не работают.
Стеклотестолит на тепреатуры выше 160 - нужно выбирать с высокой температурой стеклования, FR-4 деградирует, покрытие платы лучше делать золотом, обычное горячее лужение может резко снижать прочность паянного соединения.
Вообще если будете заниматься этой темой - придется на всех этитх моментах самому шишки набивать, поскольку решения _очень сильно_ зависят от конкретной конструкции и того что вы хотите от нее получить.

[SIA]

есть еще у Holtek, но к сожалению реально достать все это практически не возможно, даже если цена не имеет значения..
а насчет того что нельзя применять обычные (125гр) компоненты, тут
конечно формально Вы абсолютно правы, тем не менее применяют и теже америкосы применяют, в аппарвтуре стоимостью сотни к$ . Вопрос в том что изготовленная аппаратура должна проходить соответсвующее тестирование и иметь адекватный заявленый срок наработки(реально производители дают от 20-30 до 500 часов).
Что касательно самого вопроса этого температурного диапазона:
Во первых нужно определиться действительно нужно 180гр или достаточно 170 или 165 ? Это важно, поскольку каждые несколько градусов стоят довольно серъезных усилий. Верхняя рабочая температура 150 достигается сравнительно просто, при соответсвующем методологическом подходе, далее все намного сложнее.
На что надо обратить внимание:
Практически все совремменные интегральные стабилизаторы имеют встроенную температурную защиту(в дипазоне 120-150), надо либо искать без защиты, либо делать на рассыпухе, это также в значительной мере относитсяи к драйверам.
Вообще изготавливать что можно на дискретных элементах -неплохой выход. В качкстве микроконтроллеров можно порекемендовать PIC, опасения насчет надежности flash практикой не подтверждаются, самое главное не пытаться делать перепрошивку на высокой температуре- это действительно часто заканчивается фатально, тоже относитсяи к EEPROM - читать можно, писать при температуре выше 100 категорически не рекомендуется.
Слабое место встроенный генератор, при T>150 используйте внешний.
При высоких температурах неплохо работают ОУ, АЦП, ЦАП от AD, особенно которые упакованы в керамические корпуса.
Выпрямительные диоды с шоттки - практически все не работают.
Стеклотестолит на тепреатуры выше 160 - нужно выбирать с высокой температурой стеклования, FR-4 деградирует, покрытие платы лучше делать золотом, обычное горячее лужение может резко снижать прочность паянного соединения.
Вообще если будете заниматься этой темой - придется на всех этитх моментах самому шишки набивать, поскольку решения _очень сильно_ зависят от конкретной конструкции и того что вы хотите от нее получить.

Все верно (делал аппаратуру для нейтронного каротажа). Сейчас этим не занимаюсь, ибо хороший менеджер умер (ЧП), и начавшая быстро развиваться структура, державшаяся на его связях, развалилась....

[bullit]

Ну по порядку:
Аппаратура разрабатываемая мной - геофизическая.

1) Уводить тепло из прибора некуда. Элементы Пельтье я не отвергаю. С ними покане знаком - Ознакомлюсь. Посмотрю как реализуется и можно ли вообще их применять. Хотя слышал что вроде как пробывали... но вроде как утухло.

2) Платы используются высокотепературные, припой ПСР (или серебряный)

3) ПП на основе Карбида Кремния (кремний на изоляторе) (помоему так) искал. Нашел - но очень маленькая номенкулатура. У нас вроде кто-то делают, но достаточно мало инфы. За рубежом делают. Поставшиков помоему нет. Тоже поисчем.

4) Температура воздействует ~ 1-6 часов. Точных данных у меня нет, пока. Да и точно сказать не возможно, так как зависит от многих факторов.

5) Аппаратуру будут принимать заказчики и согласно стандарту проверять могут при температуре +10 чем расчитан прибор.
Да это и не гланое - главное наработка на отказ и срок высокий иметь.

Сосуд дьюара используют - не очень технологично, но зато проблем с поиском комплектующих меньше.

За советы большое спасибо! Может еще какие камни есть?

[SIA]

Для подобных дел, кстати, существовала совершенно инфернальная штука, термоионные микромодули. Те наоборот, пока не нагреешь, не работают. Никаких полупроводников

[bullit]

Если это серьёзно, то скажу сразу: прибор проверяют на земле, перед опусканием в скажину. А это значит зимой при минус.... скоко бывает там где есть нефтЯ?...

Есть контора которая уже очень давно использует сосуды Дьюара. Оказывается ремонтопригодность у них не совсем-то и низкая. Электронику можно достать, но это только для конструкции типа термос.

[Stanislav]

1) Уводить тепло из прибора некуда. Элементы Пельтье я не отвергаю. С ними покане знаком - Ознакомлюсь...

Если некуда - то не стоит и тратить время зря. Элемент Пельтье - это всего лишь тепловой насос, причём весьма неэффективный...

...3) ПП на основе Карбида Кремния (кремний на изоляторе) (помоему так) искал...

Лучше искать "silicon on insulator". О карбидкремниевых процессорах слышать пока что не доводилось...

[Tanya]

Ну по порядку:
Аппаратура разрабатываемая мной - геофизическая.

1) Уводить тепло из прибора некуда. Элементы Пельтье я не отвергаю. С ними покане знаком - Ознакомлюсь. Посмотрю как реализуется и можно ли вообще их применять. Хотя слышал что вроде как пробывали... но вроде как утухло.


4) Температура воздействует ~ 1-6 часов. Точных данных у меня нет, пока. Да и точно сказать не возможно, так как зависит от многих факторов.


Сосуд дьюара используют - не очень технологично, но зато проблем с поиском комплектующих меньше.

За советы большое спасибо! Может еще какие камни есть?

По пункту 1. Тепло можно отводить в окружающую среду тепловым насосом (напр. на основе эффекта Пельтье)
Можно несколько облегчить (возможно) ситуацию, используя упрощенный дьюар - без вакуума с хорошей теплоизоляцией + тепловой аккумулятор на основе теплоты фазового перехода.
Тут подходит вода (кипение), только если есть возможность выпускать пар.....
Натрий - опасно это.
Индий - дороговато. И температура плавления около 150 - высоковата.
Бензол - около 5 градусов - надо предварительно морозить... Если можно морозить, то вода лучше...
Это первое, что в голову пришло. Может есть еще варианты.
Но все это сложно конструктивно - у Вас ведь погружной зонд?

[bullit]

to Tanya:
Пельте уже отвергли, выше.

Теплоизоляция к сожелению не очень-то и поможет + габариты плат резко уменьшаются, что не есть гут.
А не поможет потому как прибор в скважине до 15 часов может находиться, часа 6-10 при температуре выше 100 градусов.

[Tanya]

to Tanya:
Пельте уже отвергли, выше.

Это для меня новость. А может зря?
Градусов на 20 охладить можно. Или нагреть. Только, скорее всего, стандартный охладитель не подойдет (я так думаю), а самодельный на термопарах подойдет, только дороговато будет - делать сложно.
В войну для партизан делали генераторы для питания раций на термопарах. Эта штука обратимая...

to Tanya:
Теплоизоляция к сожелению не очень-то и поможет + габариты плат резко уменьшаются, что не есть гут.
А не поможет потому как прибор в скважине до 15 часов может находиться, часа 6-10 при температуре выше 100 градусов.

А без теплоизоляции ведь совсем нельзя обойтись... мне кажется. Или Вы знаете способ?

[bullit]

К сожелению конструкция приборов осталась "старая", т.е. не расчитанная на тепловую изоляцию, которая в лучшем случае будет порядка 1одного см, наверное.
Отвергать я нечего не собираюсь, по крайней мере не просмотрев вариант и реализацию.
Мне как электронщику охота решить задачу выбором компанентов, конструкторам конструкцией - значит будем искать золотую серидину.
Компаненты конечно будут покрываться защитными покрытиями - безусловно. Но это дело не спасёт.
Пока идёт поиск "дубовых" компанент: МК, ОУ, стабилизаторы напряжения, конденсаторы(тут есть проблемы) и многое другое.
Чей-то опыт не помешал бы. Даже просто варианты, озвученные тут уже помощь. "Но мало кошке сало".
Вспоминаю по лекциям институцким тепловые трубки... но куда енто тепло девать......

[Tanya]

К сожелению конструкция приборов осталась "старая", т.е. не расчитанная на тепловую изоляцию, которая в лучшем случае будет порядка 1одного см, наверное.
Отвергать я нечего не собираюсь, по крайней мере не просмотрев вариант и реализацию.
Мне как электронщику охота решить задачу выбором компанентов, конструкторам конструкцией - значит будем искать золотую серидину.
Компаненты конечно будут покрываться защитными покрытиями - безусловно. Но это дело не спасёт.
Пока идёт поиск "дубовых" компанент: МК, ОУ, стабилизаторы напряжения, конденсаторы(тут есть проблемы) и многое другое.
Чей-то опыт не помешал бы. Даже просто варианты, озвученные тут уже помощь. "Но мало кошке сало".
Вспоминаю по лекциям институцким тепловые трубки... но куда енто тепло девать......

Тепловые трубки могут быть удобны для отвода тепла от самых нежных мест. А отводить можно к тепловому насосу, который должен перекачивать это тепло в горячее место - наружу - за тепловой барьер. А один сантиметр это не так уж и мало... Современная теплоизоляция (от Бурана, например) очень близка к дьару. А для дьюара толщина стенки (между стенками) не играет роли. Правда, экраны внутренние помогают. Еще площадь этой стенки надо минимизировать...
Думается мне, что тут теплофизика главная наука, а не электроника, хотя даже при абсолютной изоляции... внутреннее тепловыделение деленное на теплоемкость даст скорость нагрева... Поэтому, надо еще это учитывать при выборе активных деталей. А что Вы имеете в виду под защитными покрытиями?
Разве зонд не герметичный? Ведь судя по температуре, там и давление соответствующее...
А что Ваш зонд измерять должен?

[Stanislav]

По пункту 1. Тепло можно отводить в окружающую среду тепловым насосом (напр. на основе эффекта Пельтье)

Если говорят, что отводить тепло некуда - это значит, некуда. Я так, например, это понимаю. Хотя, для страдающих куриной слепотой, можно было это написать и покрупнее.

Это для меня новость. А может зря?
Градусов на 20 охладить можно. Или нагреть. Только, скорее всего, стандартный охладитель не подойдет (я так думаю), а самодельный на термопарах подойдет, только дороговато будет - делать сложно.

На каких таких ещё термопарах Вы собрались заняться самодельщиной, Таня?
Хотел бы я посмотреть, что "подходящее" вышло бы из рук Настоящей Мастерицы.

...В войну для партизан делали генераторы для питания раций на термопарах. Эта штука обратимая...

Это металл-полупроводниковые устройства, очень древние и малоэффективные. Только какое они отношение имеют к теме?
Уж не предлагаете ли на них делать тепловой насос?

А без теплоизоляции ведь совсем нельзя обойтись... мне кажется. Или Вы знаете способ?

Может, про Дьюар нужно написать аршинными буквами, специально для Вас?
Впрочем, о чём это я?
Таня, знаете, что такое сосуд Дьюара? Это такое устройство, которое осуществляет термоизоляцию. Навроде термоса, только горлышко у него узкое.

Современная теплоизоляция (от Бурана, например) очень близка к дьару.

Очень интересно!
Не могли бы расписать подробнее: каким таким дьюаровским способом устроена теплоизоляция "Бурана"?

[rezident]

Таня, знаете, что такое сосуд Дьюара? Это такое устройство, которое осуществляет термоизоляцию. Навроде термоса, только горлышко у него узкое.

Извиняюсь за злостный в тему сосуда Дюара вспомнилось.
В самом начале 90-х я неоднократно бывал в командировке на кафедре квантовой радиофизики МГУ. Там рядом с корпусом было хранилище жидкого азота в виде одной или двух цистерн. Сосуды Дюара были в обиходе повсюду. Их даже перед входом в корпус оставляли, когда нужно было собрать для наполнения жидким азотом. Видимо поэтому местные ученые к сосудам Дюара относились попросту, как к стеклотаре. Мне рассказывали как они летом ходили с 5-и литровыми сосудами Дюара за пивом в магазин, расположенный поблизости, а мужики, глядя на такую необычную тару, пропускали их без очереди со словами "пропустите, ученые за пивом пришли"

[bullit]

Опишу условия работы прибора: он находится в жидкости с температурой до 150 градусов. И всё это может длиться очень долго. Порядка 4 часов, ну и меньше тоже.
Как я понимаю, может и ошибаюсь, отводить тепло надо в область где меньше температура? в смысле меньше по сравнению с той откуда отводят??? нет?
Конструктивным решением проблемы не я занимаюсь. Потому в суть насосов и сосудов я пока не вдавался. Люди там уже давно с ними возятся - им видней.

А покрытия, я их еще не выбирал и не искал, с целью "размазать", "пеедать дальше" тепло от нагретых мест к остальной области на плате.
Вот примерно так.

Проблема не в том, что нет таких компанент, хотя и тут выбор мал, да и по производительности (МК) не очень...., а проблема их достать. ИМХО

[Ilya_z]

На самом деле о дьюре с теплопоглотителем подумать стоит, такие решения реально применяются и дают неплохой эффект, другое дело что это не вопрос электронники, а скорее вопрос конструктива.

Пока идёт поиск "дубовых" компанент: МК, ОУ, стабилизаторы напряжения, конденсаторы(тут есть проблемы)

Попробуйте Epcos и Murrata - весьма неплохи для этих применений.

Вспоминаю по лекциям институцким тепловые трубки... но куда енто тепло девать......

Лекции тут врядли помогут, ломайте приборы конкурентов, смотрите как делают, к сожалению в этой теме главную роль играет практический опыт, готовые решения Вам врядли кто предложит.

[bullit]

На сосуды Дьюара я смотрю с оптимизмом, но нас задавят в габаритах.

За ссылки производителей спасибо. А проблем с доставаемостью нет?

Ломать (чужие приборы) нечего, потому как нет. Работаю в этой области недавно, потому ни чего не видел.

Будем практиковаться :-)

[Tanya]

Если говорят, что отводить тепло некуда - это значит, некуда. Я так, например, это понимаю. Хотя, для страдающих куриной слепотой, можно было это написать и покрупнее.

Это автор ошибся, когда писал, что некуда. Не понимает он ничего в тепловых насосах. И Вы тоже, похоже.

На каких таких ещё термопарах Вы собрались заняться самодельщиной, Таня?
Хотел бы я посмотреть, что "подходящее" вышло бы из рук Настоящей Мастерицы.
Это металл-полупроводниковые устройства, очень древние и малоэффективные. Только какое они отношение имеют к теме?
Уж не предлагаете ли на них делать тепловой насос?

Я такой самодельщиной давно занимаюсь. Теми самыми насосами. Все довольны. Я тоже...
Правда, есть специальный дядя, который сваривает термопары.
А в войну это работало безо всяких полупроводников.
Зря Вы так индющитесь в техническом разделе. Пишите лучше о том, в чем разбираетесь.

Может, про Дьюар нужно написать аршинными буквами, специально для Вас?
Впрочем, о чём это я?
Таня, знаете, что такое сосуд Дьюара? Это такое устройство, которое осуществляет термоизоляцию. Навроде термоса, только горлышко у него узкое.

Очень интересно!
Не могли бы расписать подробнее: каким таким дьюаровским способом устроена теплоизоляция "Бурана"?

В сосудах Дьара (я в этом уверена) я разбираюсь много лучше некоторых - я ими постоянно пользуюсь.
И даже конструировала. Криостаты. Большие и маленькие. И они, преставьте, работают...
А про теплоизоляцию Бурана... Вы ее держали в руках? У меня есть... А про дьюаровский способ это Вы напридумывали...

За ссылки производителей спасибо. А проблем с доставаемостью нет?

Ломать (чужие приборы) нечего, потому как нет. Работаю в этой области недавно, потому ни чего не видел.

Будем практиковаться :-)

Самые лучшие дьюары - стеклянные. То, что можно купить - дрянь чаще всего. Лучше найти место, где Вам сделают на заказ. Отжиг обязательно - на этом все всегда экономят. Хорощее серебрение (а то моду взяли - меднить). Стекло лучше всего электроламповое.
Металлические, конечно прочнее, но они похуже - текут потихоньку.
Может есть места, где сделают хорошо? Не знаю.
Можно делать даже разборные. Какой у Вас диаметр? Если небольшой, то надо поискать особотонкостенные трубы из Х18Н10(9)Т - бесшовные. Если больше, то придется варить встык... Мало, где делают. В Туле раньше умели..

[bullit]

Это автор ошибся, когда писал, что некуда. Не понимает он ничего в тепловых насосах. И Вы тоже, похоже.

Давайте не будем устраивать полемику. Алучше Таня поясните: куда девать тепло? При условии что везде вокруг 150 градусов, я подчеркиваю -везде вокруг-. А лучше в двух словах(чёб тут уместилось) объясните как сие работает. Глядишь мы его и испробуем, и более того может даже посотрудничаем в этом направлении. Единственное, но... вы должны понимать, что вокруг жарко, должно работать до 8 часов и не должен "жрать" энергию как танк солярку. Вот в кратце условия.

[Tanya]

Как я понимаю, может и ошибаюсь, отводить тепло надо в область где меньше температура? в смысле меньше по сравнению с той откуда отводят??? нет?

Тепловой насос может перекачивать тепло в любую сторону. В Вашем случае от холодной (относительно) электроники к горячей наружной стенке.

[bullit]

Ну тогда может вы поделитесь информацией? как это сделать.
Да и на сколько эти комплектующие большие и труднодоставляемые??

А про стекло и думать не будем, разобъют, как пить дать разобъют.

[Tanya]

А лучше в двух словах(чёб тут уместилось) объясните как сие работает. Глядишь мы его и испробуем, и более того может даже посотрудничаем в этом направлении. Единственное, но... вы должны понимать, что вокруг жарко, должно работать до 8 часов и не должен "жрать" энергию как танк солярку. Вот в кратце условия.

В двух словах - термопара + некая электроника = тепловая машина. Обратимая.
Чем меньше у Вас внутреннее тепловыделение и чем лучше теплоизоляция, тем меньше будет "жрать" тепловой насос. Без которого лучше бы обойтись, улучшая изоляцию, уменьшая тепловыделение и увеличивая теплоемкость.

[bullit]

По поводу "некая электроника" поподробней пожалуйста. Примеры и т.д. и т.п.

[Tanya]

Ну тогда может вы поделитесь информацией? как это сделать.
Да и на сколько эти комплектующие большие и труднодоставляемые??

А про стекло и думать не будем, разобъют, как пить дать разобъют.

Ну, если посуду бьют, то надо бросать пить, как пить дать.... При правильной конструкции... если разобьют, то только нарочно...
Все от всего зависит... Те зонды, которые я видела, были довольно маленького диаметра...
Какого максимального диаметра бывают (были) особотонкостенные трубы не знаю. Попадались около 50 мм и тоньше. Толще не нужны были.
А Вы сначала должны все посчитать... Тепловыделение, теплоемкость, теплопроводность...
А Вы собираетесь все самостоятельно делать? Может дешевле заказать? Криогенмаш (Балашиха)... наводка... типа... Если количество маленькое, то ищите фирмы, которые делают криостаты. Таких много. Руками делают. Надежно. А может и обычной теплоизоляции хватит - считать надо.. Вам...

[bullit]

Стекло может разбиться от всякого, и вибрация и когда внешний кожух на прибор одевают и нечайно уранили. Даже если кабель рвется в скважине, прибор пролетев ~ 1 км после того как его достали, был работоспособным, как ни вчем небывало. Во как.
Тем более сами понимаете: люди на скважине не будут цацкаться + условия и многое другое.

[Tanya]

По поводу "некая электроника" поподробней пожалуйста. Примеры и т.д. и т.п.

Все банально просто. Вот термопара с двумя спаями. Один находится в холодильнике (это термин такой термодинамический, а не реальный холодильник, хотя реальный - тоже может быть холодильником, если он исправен и включен в розетку), а другой - у горячего тела (не обязательно человеческого). Вы в курсе, что на концах термопары будет напряжение, которое называется термоЭДС? Так вот, эта самая термопара, если дать возможность току потечь туда, куда ему хочется, будет производить работу. Иногда полезную. За счет чего? Термодинамика (наука такая) объясняет, что это происходит за счет переноса тепла от горячего тела к холодильнику...
Там еще про энтропию...
А если ток пустить в другую сторону (тут нам понадобится некая электроника), то (О, чудо!) холодильник будет охлаждаться, а нагреватель нагреваться. Это потому, что такая тепловая машина обратима. А рабочее тело там - электроны. А подробнее в книжках написано. С цифрами.

[bullit]

А две термопары от тестеров подойдут??

[Stanislav]

Опишу условия работы прибора: он находится в жидкости с температурой до 150 градусов. И всё это может длиться очень долго. Порядка 4 часов, ну и меньше тоже.
Как я понимаю, может и ошибаюсь, отводить тепло надо в область где меньше температура? в смысле меньше по сравнению с той откуда отводят??? нет?

Нет, неправильно. Если так, значит, тепло отводить всё же есть куда. И Пельтье здесь может как раз пригодиться. Другое дело, что конструктив теплообменника нужно рассчитать, исходя из свойств этой жидкости.

[bullit]

Другое дело, что конструктив теплообменника нужно рассчитать, исходя из свойств этой жидкости.

Забыл сказать, что снаружи давление до 85 МПа. Т.е. внешний кожух толщиной ~ 1 см, может чуть меньше. Вот кожуху передать тепло можно.
Но место мало. Сейчас у меня на плату дали ширину 40 мм (!). Больше нельзя! конечно можно и в "трубочку всё свернуть".
По длине я более, менее свободен.

[Stanislav]

Это автор ошибся, когда писал, что некуда. Не понимает он ничего в тепловых насосах. И Вы тоже, похоже.

Всё понимаю, Таня. Просто прикидываюсь.

...Я такой самодельщиной давно занимаюсь. Теми самыми насосами. Все довольны. Я тоже...
Правда, есть специальный дядя, который сваривает термопары.
А в войну это работало безо всяких полупроводников.

Ну, тогда скажите, на чём же делаете Вы, и на чём делали в войну? И какова холодопроизводительность у Ваших изделий?

...В сосудах Дьара (я в этом уверена) я разбираюсь много лучше некоторых - я ими постоянно пользуюсь.

Это приятно. Тогда почему задаёте ...ммм... не совсем адекватные вопросы?

...А про теплоизоляцию Бурана... Вы ее держали в руках? У меня есть...

Теплоизоляцию не держал, но знаю примерно, как она устроена. Ничего общего с Дьюаром там и близко нет.

...А про дьюаровский способ это Вы напридумывали...

Как же так?
А это кто написал:

...Современная теплоизоляция (от Бурана, например) очень близка к дьару. А для дьюара толщина стенки (между стенками) не играет роли...

???

[Tanya]

А две термопары от тестеров подойдут??

Две подойдут в два раза лучше... Жалко только два тестера выбрасывать. Тоже в два раза.
А еще лучше посчитайте тепловой поток, который нужно (если нужно) отводить. С учетом теплового потока снаружи.

[Stanislav]

Ну тогда может вы поделитесь информацией? как это сделать.
Да и на сколько эти комплектующие большие и труднодоставляемые??

Достать - не проблема.
Вот, выбирайте. Там и до 200 град. есть. Контора - питерская.

[Tanya]

Всё понимаю, Таня. Просто прикидываюсь.

Так я и поверила...

Ну, тогда скажите, на чём же делаете Вы, и на чём делали в войну? И какова холодопроизводительность у Ваших изделий?
Это приятно. Тогда почему задаёте ...ммм... не совсем адекватные вопросы?

Не вторгайтесь в мою личную жизнь и производственные секреты...
А Вам я никаких вопросов не задавала, вроде... А про адекватность... Это Вы к месту. Да.

[Stanislav]

Все банально просто. Вот термопара с двумя спаями. Один находится в холодильнике (это термин такой термодинамический, а не реальный холодильник, хотя реальный - тоже может быть холодильником, если он исправен и включен в розетку), а другой - у горячего тела (не обязательно человеческого). Вы в курсе, что на концах термопары будет напряжение, которое называется термоЭДС? Так вот, эта самая термопара, если дать возможность току потечь туда, куда ему хочется, будет производить работу. Иногда полезную. За счет чего? Термодинамика (наука такая) объясняет, что это происходит за счет переноса тепла от горячего тела к холодильнику...
Там еще про энтропию...
А если ток пустить в другую сторону (тут нам понадобится некая электроника), то (О, чудо!) холодильник будет охлаждаться, а нагреватель нагреваться. Это потому, что такая тепловая машина обратима. А рабочее тело там - электроны. А подробнее в книжках написано. С цифрами.

Таня, скажите, а Вы можете привести эти цифры? Например, какова будет холодопроизводительность у металлической термопары? А также холодильный коэффициент?
Может, Ваши тепловые насосы и работают где-то, но, поверьте, в данном случае Ваше предложение абсолютно нереально, и данную задачу с их помощью решить невозможно.

[Tanya]

Теплоизоляцию не держал, но знаю примерно, как она устроена. Ничего общего с Дьюаром там и близко нет.
Как же так?
А это кто написал:

???

А Пастернака читали?
А я писала только о том, что такая изоляция близка по теплоизоляционным свойствам.

[Stanislav]

Не вторгайтесь в мою личную жизнь и производственные секреты...

Произнося "А", нужно быть готовым к тому, чтобы сказать и "Б", уважаемая. Иначе не получается ничего, кроме распальцовки.

А я писала только о том, что такая изоляция близка по теплоизоляционным свойствам.

Игде?

...Так вот, эта самая термопара, если дать возможность току потечь туда, куда ему хочется, будет производить работу. Иногда полезную. За счет чего? Термодинамика (наука такая) объясняет, что это происходит за счет переноса тепла от горячего тела к холодильнику...

Мда-а...
Таня, а Вам не кажется, что пора освежить свои знания школьной физики в части определения работы?
Если нет, объясните, какую такую работу, да ещё полезную, может производить термопара?

Вот ещё "перл":

В двух словах - термопара + некая электроника = тепловая машина. Обратимая...

Погуглить лень, что ли?.. Или в учебник заглянуть какой?..
И вообще, где Вы учились? Ужасно интересно.

[Designer56]

Ежели автору вопроса хочется сделать устройство без холодильников, или холодильники сделать невозможно, то волей- неволей прийдется обратиться в сторону дискретных компонентов. В свете ранее изложенного это означает полный пересмотр концепции усторйства.

[bullit]

то волей- неволей прийдется обратиться в сторону дискретных компонентов. В свете ранее изложенного это означает полный пересмотр концепции усторйства.

Чего ужасно делать не охота....

ИМХО Найти компаненты на 150 не так трудно, да и заказать в прочем тоже.
На 180 естественно придётся ухитряться. Хотя пики расчитанные на 125 работают и при 175 - уже давно и долго.

[Vacuum]

Немного не ясно.

1. Откуда питание получает прибор, и что он вообще делает? Может там можно и трубку вместе с кабелем протянуть.

2. Почему не посмотреть на это http://www.ixbt.com/cpu/peltje.html просто взять и попробовать. Будет или нет, охлаждать при 150 градусах.
http://www.kryotherm.ru/modulez/down.phtml...4%20_40x44_.pdf

3. Опять, сколько оно жрет, и что должно делать? Может оно само по себе выделяет ватт 100.

[Omen_13]

т.к. немного в теме (поверхностно) то поясню: Питание и сигналы идут по кабелю. Паралельно кабелю трос (с его помощью зонд опускают и поднимают из скважины). Места для трубок внешней системы охлаждения нет, да и делать не будут - дополнительный геморой к существующему.
Насчёт того что делает самому интересно, но круг задач как правило ограничен: подземная навигация, УЗ сканирование, телеметрия...
Жрут такие зонды как правило мало, мне помниться цифра 5-15Вт, но это под большим вопросом

[Vacuum]

т.к. немного в теме (поверхностно) то поясню: Питание и сигналы идут по кабелю. Паралельно кабелю трос (с его помощью зонд опускают и поднимают из скважины). Места для трубок внешней системы охлаждения нет, да и делать не будут - дополнительный геморой к существующему.
Насчёт того что делает самому интересно, но круг задач как правило ограничен: подземная навигация, УЗ сканирование, телеметрия...
Жрут такие зонды как правило мало, мне помниться цифра 5-15Вт, но это под большим вопросом

В таком случае, я вас не понимаю.
http://www.kryotherm.ru/?tid=56

operating temperature up to 200 °C, max assembly temperature = 220 °C HT(200)
assembly solder with Tm = 232 °C

Ставите такую штуку, и ваши проблемы решены. ИМХО. Никаких термосов с Дьюарами, непонятно какой электроники, и прочей космической экзотики. На "Проверить" такой девайс ИМХО берется на радиобазаре.

[bullit]

Как уже писал Omen_13 - тянуть трубки нельзя. Питание через кабель. Прибор жрёт порядка 10-15 ватт. Компаненты которые греются имеют макс температуру не более 40-50 градусов.

Будем пробывать, но надо ведь это дело и теплоизолировать. Что можете посоветовать? Тем более с другой стороны платы ведь тоже надо изолировать?
Однако смущает мощность потребляемая. Порядка ~ 50 Вт, что может помешать его внедрить... посмотрим.

[Stanislav]

Как уже писал Omen_13 - тянуть трубки нельзя. Питание через кабель. Прибор жрёт порядка 10-15 ватт. Компаненты которые греются имеют макс температуру не более 40-50 градусов.

Будем пробывать, но надо ведь это дело и теплоизолировать. Что можете посоветовать? Тем более с другой стороны платы ведь тоже надо изолировать?
Однако смущает мощность потребляемая. Порядка ~ 50 Вт, что может помешать его внедрить... посмотрим.

Подумалось вот что.
1. Поскольку спец. комплектующие раздобыть весьма трудно, нужно ориентироваться на то, что есть. Предлагаю изначально "забиться" на компоненты, способные работать при -40/+125 град.
2. Энерговыделение аппаратуры следует минимизировать, для чего применять компоненты, выполненные по малопотребляющей технологии, и использовать соответствующую схемотехнику.
3. Габариты устройства должны быть также минимизированы, чтобы уменьшить площадь поверхности кожуха (а, следовательно, уменьшить интегральный поток тепла, поступающего в устройство извне).
4. С дьюарами и другой экзотикой рекомендую не связываться - дорого, хрупко, ненадёжно. Думается, достаточно будет иметь термоизолированный кожух (напр, металлический, двухслойный, с заполнением пространства между стенками хорошим теплоизолятором).
5. Для охлаждения системы использовать тепловой насос, (напр, на элементе Пельтье). Одну из стенок кожуха выполнить в виде радиатора, или использовать в качестве такового всю внешнюю поверхность дивайса (второй вариант - хуже).
6. Внутри дивайса разместить второй радиатор (между ними - элемент Пельтье), и залить внутренний объём теплопроводящим агентом, имеющим хорошие диэлектрические свойства (типа трансформаторного масла) Внутренний радиатор, таким образом, будет погружен в него. Для расширения оставить небольшой воздушный пузырь. Радиаторы и тепловой насос лучше расположить сверху, чтобы улучшить внутренний теплообмен за счёт конвекции. Погружение в жидкость элемента Пельтье недопустимо - резко упадёт эффективность. Поэтому, его нужно располагать между двумя герметичными стенками.
7. Регулятор температуры можно настроить на, скажем, +110 град. При +125 он должен кочегарить на всю железку. Порядок подводимой мощности для 10-15 Вт только внутреннего тепловыделения Вы оценили правильно, поэтому, думайте, как это тепловыделение снизить.

Примерно так.

ЗЫ. В спецификации указана только предельно допустимая эл. мощность элемента Пельтье. Вы же имеете возможность устанавливать её на любом необходимом уровне (не более предельного, разумеется).

[Ilya_z]

К вышеизложенному добавьте ограничения, конструкция должна быть разбираема и ремонтопригодна практически в полевых условиях, диаметр охранного кожуха(корпуса )строго лимитирован.
применение эл Пельтье в основном и сдерживает их низкий кпд, к томуже перепад температур(между горячей стороной элемента и окр средой ) не велик получатеся, материал кожуха опять таки не произвольный(как правило определенные сорта нержавейки), по хорошему считать надо эффективность данного решения.

[Vacuum]

К вышеизложенному добавьте ограничения, конструкция должна быть разбираема и ремонтопригодна практически в полевых условиях, диаметр охранного кожуха(корпуса )строго лимитирован.
применение эл Пельтье в основном и сдерживает их низкий кпд, к томуже перепад температур(между горячей стороной элемента и окр средой ) не велик получатеся, материал кожуха опять таки не произвольный(как правило определенные сорта нержавейки), по хорошему считать надо эффективность данного решения.

Элементы Плетье могут быть многоступенчатые. В качестве теплоносителя можно использовать к примеру пропан. Внизу он будет кипеть, на элекменте плетье охлаждаться и капать вниз, на схему. Как я понимаю длинна у вас не лимитированна? Ну так можно сделать сверху радиатор, потом куча элементов Плетье, и внизу уже схемма.

Как уже писал Omen_13 - тянуть трубки нельзя. Питание через кабель. Прибор жрёт порядка 10-15 ватт. Компаненты которые греются имеют макс температуру не более 40-50 градусов.

Будем пробывать, но надо ведь это дело и теплоизолировать. Что можете посоветовать? Тем более с другой стороны платы ведь тоже надо изолировать?
Однако смущает мощность потребляемая. Порядка ~ 50 Вт, что может помешать его внедрить... посмотрим.

50 ватт, не проблемма. У вас кабель ток выдержит? Если на нем (кабеле) будет выделяться к примеру 500ватт, вас устроит? Подводить ток прямо к элементам Плетье, а питание прибора уже брать с элементов. (Плетье будет как параметрический стабилизатор. )

[Stanislav]

К вышеизложенному добавьте ограничения, конструкция должна быть разбираема и ремонтопригодна практически в полевых условиях...

Я бы не стал закладываться на возможность разборки и ремонта в поле. Более того, такую операцию лучше вообще запретить для пользователей. Аппаратура эта спец. назначения, и должна ремонтироваться и обслуживаться подготовленными специалистами в соответствующих условиях, а не прямо посреди тундры.

Элементы Плетье могут быть многоступенчатые. В качестве теплоносителя можно использовать к примеру пропан. Внизу он будет кипеть, на элекменте плетье охлаждаться и капать вниз, на схему. Как я понимаю длинна у вас не лимитированна? Ну так можно сделать сверху радиатор, потом куча элементов Плетье, и внизу уже схемма.

А не опасно пропан-то использовать? При 120-150 гр. давление внутри устройства будет значительным (десятки атм.), да и распределить капельки нужным образом по платам вряд ли удастся. Высокое внутреннее давление сильно усложнит конструкцию внутреннего кожуха - его тоже придётся делать герметичным, рассчитанным на большое внутреннее давление.
Можно попробовать что-нить навроде спирта или бензина. Только, мне кажется, вариант с маслом будет более простым и надёжным.

Сообщение отредактировал Stanislav - Apr 14 2008, 11:57

[Ilya_z]

Элементы Плетье могут быть многоступенчатые. В качестве теплоносителя можно использовать к примеру пропан. Внизу он будет кипеть, на элекменте плетье охлаждаться и капать вниз, на схему. Как я понимаю длинна у вас не лимитированна? Ну так можно сделать сверху радиатор, потом куча элементов Плетье, и внизу уже схемма.

Я имел ввиду немного другое, к примеру температура окружающей среды 180с, максимальная температура горячей стороны пельтье 200
то разница не так велика для эффективного теплоотвода, соответственно придется компенсировать площадью - что с учетом некоторого дефицита свободного пространства тоже не гут, плюс тепловое сопротивление самого кожуха и отвести скажем 50вт+кпд,
оказывается не вполне простой задачей, прежде чем такую конструкцию строить необходим хотябы минимальный прикид по расчету теплообмена, иначе можно просто не угадать.

[Stanislav]

Забыл сказать, что снаружи давление до 85 МПа. Т.е. внешний кожух толщиной ~ 1 см, может чуть меньше.

Простите, а Вы не ошиблись? Или всё-таки собираетесь опускать изделие не в нефтяную скважину, а на дно Марианского жёлоба?

[Ilya_z]

Я бы не стал закладываться на возможность разборки и ремонта в поле. Более того, такую операцию лучше вообще запретить для пользователей. Аппаратура эта спец. назначения, и должна ремонтироваться и обслуживаться подготовленными специалистами в соответствующих условиях, а не прямо посреди тундры.

Реалии несколько другие, бывает такие приборы находятся в удаленном месте и полгода год не могут быть доставлены в необходимые условия, возможность ремонта на коленке при таком раскладе дорого стоит, а то что на коленке отремонтировать нельзя иной заказчик просто не купит.

Простите, а Вы не ошиблись? Или всё-таки собираетесь опускать изделие не в нефтяную скважину, а на дно Марианского жёлоба?

Да нет человек примерно правду говорит, ну может кожух толстоват, хотя все зависит от материала возможно и так. По факту получается жёлоб , 5-6 км скважина + плотность бурового раствора что то там в районе 1,2-1,5 г/см3(мог соврать не помню)

[DS]

Боюсь, что такое давление полностью исключает хорошую теплоизоляцию при ограниченном диаметре. Для охлаждения, кстати, лучше использовать не Пельтье, а классический тепловой насос, с микрокомпрессором.

[Stanislav]

Реалии несколько другие, бывает такие приборы находятся в удаленном месте и полгода год не могут быть доставлены в необходимые условия, возможность ремонта на коленке при таком раскладе дорого стоит, а то что на коленке отремонтировать нельзя иной заказчик просто не купит.

Ну, даже не знаю...
Мой опыт говорит, что доверять ремонт подобной аппаратуры эксплуатационникам нельзя - обязательно что-то сделают не так, после чего прибор будет испорчен безнадёжно.

...Да нет человек примерно правду говорит, ну может кожух толстоват, хотя все зависит от материала возможно и так.

Толстоват? Этож 850 атмосфер, однако... Так что я бы сказал - тонковат даже.
Правда, это от формы и габаритов кожуха зависит.

...По факту получается жёлоб , 5-6 км скважина + плотность бурового раствора что то там в районе 1,2-1,5 г/см3(мог соврать не помню)

М-да, век живи - век учись. Я думал, давление там на порядок поменьше...

Боюсь, что такое давление полностью исключает хорошую теплоизоляцию при ограниченном диаметре.

Почему?
Теплопроводность жидкости от давления почти не зависит.

...Для охлаждения, кстати, лучше использовать не Пельтье, а классический тепловой насос, с микрокомпрессором.

Пельтье удобен тем, что очень мал, и не имеет движущихся частей. А компрессорный охладитель, вероятно, будет втиснуть довольно тяжко, надёжность снизится. Да и температура аццкая, а ещё перепад её (от -40 до +150)... Холодильный к-т, конечно, будет больше в разы, только стоит ли игра свеч - решать автору темы.
Кстати, не поделитесь ссылочкой, где такие охладители делают?

Сообщение отредактировал Stanislav - Apr 14 2008, 12:46

[DS]

Почему?
Теплопроводность жидкости от давления почти не зависит.

Да уж больно толстые несущие стенки будут нужны, вряд ли что на теплоизоляцию останется.

[Ilya_z]

Кстати, не поделитесь ссылочкой, где такие охладители делают?

Про охладитель не я отвечал, но
такую вещь встречал в качестве ЗИП к тепловизoру "Thermocam"
обеспечивал охлаждение матрицы до -200С, блочок размером с три спичечных коробка, но цена у этого компрессора была этак 5k зелени.

Сообщение отредактировал Ilya_z - Apr 14 2008, 12:52

[DS]

Цитата не моя...
такую вещь встречал в качестве ЗИП к тепловизoру "Thermocam"
обеспечивал охлаждение матрицы до -200С, блочок размером с три спичечных коробка, но цена у этого компрессора была этак 5k зелени.

Это Стирлинг, он куда сложнее. 5К - дешево отделались. Обычно от 10 начинается.
Поршневые компрессоры на такие температуры не должны быть уж особой экзотикой, сложности, наоборот, с холодом обычно.

[Stanislav]

Да уж больно толстые несущие стенки будут нужны, вряд ли что на теплоизоляцию останется.

Ну, внешних габаритов мы не знаем. А также физического объёма аппаратуры. Если удастся сделать зазор между внешним кожухом и внутренней капсулой хотя бы в 1 см, можно попробовать решить задачу и с применением Пельтье. Зазор при этом заполнить чем-нибудь навроде базальтового волокна: теплопроводность - 0,038 Вт/м*К (его на любом строительном рынке купить можно).

[Ilya_z]

Это Стирлинг, он куда сложнее. 5К - дешево отделались. Обычно от 10 начинается. .

Вполне возможно, цены на железо в этой области удивительные.

Поршневые компрессоры на такие температуры не должны быть уж особой экзотикой, сложности, наоборот, с холодом обычно.

Только вот что использовать в качестве рабочего тела в данном диапазоне температур..., хотя в общем рабочий диапазон холодильника можно ограничить диапазоном скажем 120-180, а на меньшей температуре можно и так обойтись

[bullit]

Толщина внешнего кожуха примерно 1 см. Давление с учетом плотности жидкости достигает 85 МПа, по крайней мере в документации на прибор такое давление.
Плюс не забывайте что внешние диаметры приборов очень малы. От 42 мм до 100 или 150 - точно не помню. На электронику очень мало места. Часто стоит в два этажа, что немного уменьшает ширину.
Хотя сейчас с использованием "цифры" стало занимать гораздо меньше.
Вот такая техническая и "электрическая" проблема.

Закачать 50 ватт в прибор, могут и не дать - Пельтье под большим вопросом. Дам конструкторам - посмотрим что получится.

По поводу ремонта уточню из ТЗ, хотя люди которые работают с прибором его ремонтировать не станут ИМХО. Отвезут на базу.

По поводу радиаторов - очень мало места останется. Но будем смотреть.

PS а кто нить знает АЦП на 1M 14(16) бит и 125 градусов работы? желательно паралельный выходной интерфейс

[Stanislav]

Толщина внешнего кожуха примерно 1 см. Давление с учетом плотности жидкости достигает 85 МПа, по крайней мере в документации на прибор такое давление.
Плюс не забывайте что внешние диаметры приборов очень малы. От 42 мм до 100 или 150 - точно не помню. На электронику очень мало места. Часто стоит в два этажа, что немного уменьшает ширину.
Хотя сейчас с использованием "цифры" стало занимать гораздо меньше.

42мм - точно швах.
100 мм - гораздо лучше.
А какую функциональную нагрузку несёт опускаемая аппаратура?

По поводу радиаторов - очень мало места останется. Но будем смотреть.

Если изнутри в жидкость погрузить, площадь поверхности большая не потребуется. Снаружи - тоже.

[DS]

1 см - это толщина стенки 15 МПа баллона. Да еще на разрыв. А тут сжатие. Поэтому перепад в 85 МПа (если внутри давление атмосферное, а не, скажем, 50 МПа) 1 см, скорее всего, не выдержит.
Кстати, высокое давление облегчит работу термонасоса, т.к. сжижающийся газ найди под высокие давления куда проще.

[Stanislav]

PS а кто нить знает АЦП на 1M 14(16) бит и 125 градусов работы? желательно паралельный выходной интерфейс

Вот, первый попавшийся.
А зачем Вам именно с параллельной шиной? Они, как правило, кушают больше и занимают больше места, так что подобное требование для такой специфической аппаратуры весьма удивительно.

1 см - это толщина стенки 15 МПа баллона. Да еще на разрыв. А тут сжатие. Поэтому перепад в 85 МПа (если внутри давление атмосферное, а не, скажем, 50 МПа) 1 см, скорее всего, не выдержит.

Тут на обжим оболочка работает, поэтому, толщина может быть несколько меньше. Правда, по мне так 1 см тоже маловато (вероятно, там внутренний диаметр невелик, поэтому выдерживает). Малейшая потеря формы для такой оболочки будет фатальной.
Надо прикинуть, по котельной формуле.
Материал оболочки только знать надо.

...Кстати, высокое давление облегчит работу термонасоса, т.к. сжижающийся газ найди под высокие давления куда проще.

Контейнер должен быть герметичен. Высокое давление электроника может не выдержать.

Сообщение отредактировал Stanislav - Apr 14 2008, 14:01

[Vacuum]

Закачать 50 ватт в прибор, могут и не дать - Пельтье под большим вопросом. Дам конструкторам - посмотрим что получится.

А какой кабель? Можно на верху поставить преобразователь, и гнать вниз к примеру на частоте в 10 кгц?

Я имел ввиду немного другое, к примеру температура окружающей среды 180с, максимальная температура горячей стороны пельтье 200
то разница не так велика для эффективного теплоотвода, соответственно придется компенсировать площадью - что с учетом некоторого дефицита свободного пространства тоже не гут, плюс тепловое сопротивление самого кожуха и отвести скажем 50вт+кпд,
оказывается не вполне простой задачей, прежде чем такую конструкцию строить необходим хотябы минимальный прикид по расчету теплообмена, иначе можно просто не угадать.

С Плетье хорошо то, что можно просто пойти в магазин, купить и проверить. Это куллер для "продвинутых" оверклокеров.

[Omen_13]

Vacuum
Такую частоту придётся "гнать" по коаксиалу... плюс вылезут помехи. А с кабелями у "навигаторов" как правило проблемы

[Vacuum]

А не опасно пропан-то использовать? При 120-150 гр. давление внутри устройства будет значительным (десятки атм.), да и распределить капельки нужным образом по платам вряд ли удастся.

http://www.engineeringtoolbox.com/propane-...ure-d_1020.html


Плата может быть полностью погружена в него.

Высокое внутреннее давление сильно усложнит конструкцию внутреннего кожуха - его тоже придётся делать герметичным, рассчитанным на большое внутреннее давление.
Можно попробовать что-нить навроде спирта или бензина. Только, мне кажется, вариант с маслом будет более простым и надёжным.

Масло нужно перекачивать. Кипящий бензин, ИМХО наилучший вариант - его не нужно перекачивать, легко найти, все знают как с ним работать итд. Но если в него намешали всякой гадости, может электронике плохо стать. Может и спирт.

Vacuum
Такую частоту придётся "гнать" по коаксиалу... плюс вылезут помехи. А с кабелями у "навигаторов" как правило проблемы

Достаточно чтобы у кабеля было какое-то волновое сопротивление. А чтобы помех не было, можно вниз гнать на одной частоте, а вверх, информацию, на другой.

[SIA]

Плата может быть полностью погружена в него.
Масло нужно перекачивать. Кипящий бензин, ИМХО наилучший вариант - его не нужно перекачивать, легко найти, все знают как с ним работать итд. Но если в него намешали всякой гадости, может электронике плохо стать. Может и спирт.
Достаточно чтобы у кабеля было какое-то волновое сопротивление. А чтобы помех не было, можно вниз гнать на одной частоте, а вверх, информацию, на другой.

Частоты выше нескольких кГц по километровым геофизическим кабелям гнать не получится - у них очень большие потери. На практике для питания мощных потребителей используют постоянный ток напряжением под киловольт и более, снижая ток. Внизу ставят преобразователь (это еще та задача). Мы делали зонды для нейтронного каротажа, там небольшой ускоритель и источник нейтронов, а под ним висит спектрометр гамма-отклика. Все вместе во время работы потребляло под 200 Вт. Объем данных был большой, поэтому они накапливались и снимались только после подъема. По кабелю вместе с питанием шли только медленные команды и диагностика.

[Stanislav]

http://www.engineeringtoolbox.com/propane-...ure-d_1020.html
Плата может быть полностью погружена в него.

Там только до 43С таблицы приведены. Думаю, при 120С давление будет под 100 атм. Наверное, не подойдёт всё-таки.

Масло нужно перекачивать. Кипящий бензин, ИМХО наилучший вариант - его не нужно перекачивать, легко найти, все знают как с ним работать итд. Но если в него намешали всякой гадости, может электронике плохо стать. Может и спирт.

Конечно, в испарительной системе процессы переноса тепла происходят более интенсивно. Однако, думается, что вариант с маслом всё же более надёжен.
Масло само по себе является не таким уж плохим проводником тепла (теплопроводность порядка 0,15 Вт/м*К). Если обеспечить условия для конвекции, отвести столь небольшую тепловую мощность не составит труда - тепловым сопротивлением заполнения можно будет пренебречь. Трансформаторное масло можно выбрать жидкое, для более интенсивной конвекции.

Кроме того, если сделать внутренний кожух из материала с высокой теплопроводностью (медь, алюминий и т.д.), можно отводить тепло непосредственно от него, даже безо всяких дополнительных внутренних радиаторов. Через масло внутренний корпус будет охлаждать электронику.

Со спиртовой или бензиновой испарительной системой гимору, думается, поболе будет... Кроме того, спирт должен быть обезвоженным, иначе плату электролизом пожрёт.
Бензин, конечно, если уж брать, то очищенный, типа "калоша".

Сообщение отредактировал Stanislav - Apr 14 2008, 16:41

[Vacuum]

Частоты выше нескольких кГц по километровым геофизическим кабелям гнать не получится - у них очень большие потери. На практике для питания мощных потребителей используют постоянный ток напряжением под киловольт и более, снижая ток. Внизу ставят преобразователь (это еще та задача).

А в чем проблема? Мосфеты есть на киловольт и больше.

Мы делали зонды для нейтронного каротажа, там небольшой ускоритель и источник нейтронов, а под ним висит спектрометр гамма-отклика. Все вместе во время работы потребляло под 200 Вт. Объем данных был большой, поэтому они накапливались и снимались только после подъема. По кабелю вместе с питанием шли только медленные команды и диагностика.

Так значит можно без проблем 200вт Передать. Значит хватит скорее всего на Плетье.

Конечно, в испарительной системе процессы переноса тепла происходят более интенсивно. Однако, думается, что вариант с маслом всё же более надёжен.
Масло само по себе является не таким уж плохим проводником тепла (теплопроводность порядка 0,15 Вт/м*К). Если обеспечить условия для конвекции, отвести столь небольшую тепловую мощность не составит труда - тепловым сопротивлением заполнения можно будет пренебречь. Трансформаторное масло можно выбрать жидкое, для более интенсивной конвекции.

Бензин более жидкий. А недостаток у него разве что он горит. Но зато он и испаряется: вытащил плату, и через пару минут она чистая, можно паять. Мне видится некая труба, внутри другой трубы. на внутренней трубе вверху элементы Плетье. Внутренняя труба на внешнюю тепло передает. Внутри внутренней бензин кипит, на элементах Плетье конденсируется, обратно падает.

[bullit]

К сожелению многие скважинные приборы сейчас работают в связке, т.е. на один кабель по 3 и более штук вешают. Чёб один раз "макнуть" и больше не лазить. Поэтому и есть ограничения по мощности потребления.
По поводу конструкции: Внешний кожух, который закрывает электронику одевают непосредственно на скважине, потому как длина и вес большие. А электроника просто на шаси.
Масло, спирт ... - мне как-то не очень нравится такая идея. Покажу завтра конструкторам.

[Stanislav]

Бензин более жидкий. А недостаток у него разве что он горит. Но зато он и испаряется: вытащил плату, и через пару минут она чистая, можно паять. Мне видится некая труба, внутри другой трубы. на внутренней трубе вверху элементы Плетье. Внутренняя труба на внешнюю тепло передает. Внутри внутренней бензин кипит, на элементах Плетье конденсируется, обратно падает.

По-моему, такая схема ничем не лучше "масляной" - будучи погруженными в бензин или спирт, платы будут отдавать тепло за счёт прямой теплопередачи и конвекции, как и в масле.
Для эффективного охлаждения, нужно, чтобы агент испарялся непосредственно с поверхностей плат, чего можно достичь только при равномерном покрытии их тонким слоем испаряемого вещества, типа как из пульверизатора. Сами понимаете, реализовать такое весьма затруднительно.
Мне, например, такая штука представляется в виде тех же цилиндров, с Пельтье непосредственно между ними, и, очень желательно, с внешним наружным радиатором на месте горячей обкладки элемента.

Здесь: 1 - электронные платы, 2 - стенка наружного кожуха, 3 - крышка внутреннего кожуха с внутренним оребрением, 4 - крышка наружного кожуха, 5 - наружный радиатор, 6 - элемент Пельтье, 7 - внутренний кожух, 8 - термоизоляция, 9 - масло.
Перенос тепла к холодной стороне элемента Пельтье во внутреннем контейнере осуществляется через масло (в т.ч., и путём конвекции), а также через стенки внутреннего кожуха, которые должны иметь высокую теплопроводность.

По поводу конструкции: Внешний кожух, который закрывает электронику одевают непосредственно на скважине, потому как длина и вес большие. А электроника просто на шаси.
Масло, спирт ... - мне как-то не очень нравится такая идея. Покажу завтра конструкторам.

Собственно, всё, что можно было посоветовать, по моему, здесь уже обнародовано. Для того, чтобы говорить более конкретно, от Вас потребуется подробно описать задачу, с обязательным выкладыванием всех основных параметров устройства.

[Omen_13]

Что-то мне подсказывает что идея с бензином не самая удачная - придётся применять дополнительные меры по защите компонентов. При такой температуре и давлении вполне может начаться растворение защитных покрытий.

[Stanislav]

Что-то мне подсказывает что идея с бензином не самая удачная - придётся применять дополнительные меры по защите компонентов. При такой температуре и давлении вполне может начаться растворение защитных покрытий.

Давление внутри контейнера не должно быть большим - электроника не выдержит.
Бензин же при такой температуре большого давления не создаст. Другое дело - сложности, о которых я написал выше.

ЗЫ. Покопался в справочных данных по сталям. Подсчёт показывает, что цилиндр внешним диаметром в 10-15 см и толщиной стенки 1 см, изготовленный из высокопрочной легированной стали, способен выдержать давление около 400-300 МПа по прочности, и 350-250 МПа по текучести.

[kalimusk]

Ну по порядку:
Аппаратура разрабатываемая мной - геофизическая.

1) Уводить тепло из прибора некуда. Элементы Пельтье я не отвергаю. С ними покане знаком - Ознакомлюсь. Посмотрю как реализуется и можно ли вообще их применять. Хотя слышал что вроде как пробывали... но вроде как утухло.

2) Платы используются высокотепературные, припой ПСР (или серебряный)

3) ПП на основе Карбида Кремния (кремний на изоляторе) (помоему так) искал. Нашел - но очень маленькая номенкулатура. У нас вроде кто-то делают, но достаточно мало инфы. За рубежом делают. Поставшиков помоему нет. Тоже поисчем.

4) Температура воздействует ~ 1-6 часов. Точных данных у меня нет, пока. Да и точно сказать не возможно, так как зависит от многих факторов.

5) Аппаратуру будут принимать заказчики и согласно стандарту проверять могут при температуре +10 чем расчитан прибор.
Да это и не гланое - главное наработка на отказ и срок высокий иметь.

Сосуд дьюара используют - не очень технологично, но зато проблем с поиском комплектующих меньше.

За советы большое спасибо! Может еще какие камни есть?

Может быть имеет смысл закачать в оболочку жидкость, которая будет выкипать во время работы изделия. Жидкости должно хватить с запасом на Ваши 6 часов. Для следующего сеанса надо будет снова заправлять.

[Stanislav]

Может быть имеет смысл закачать в оболочку жидкость, которая будет выкипать во время работы изделия. Жидкости должно хватить с запасом на Ваши 6 часов. Для следующего сеанса надо будет снова заправлять.

Какую конкретно жидкость предлагаете?

И из чего собираетесь сделать внутреннюю оболочку? О том, чтобы жидкость заливалась прямо во внутренний объём, к платам, не может быть и речи.

[Vacuum]

По-моему, такая схема ничем не лучше "масляной" - будучи погруженными в бензин или спирт, платы будут отдавать тепло за счёт прямой теплопередачи и конвекции, как и в масле.
Для эффективного охлаждения, нужно, чтобы агент испарялся непосредственно с поверхностей плат, чего можно достичь только при равномерном покрытии их тонким слоем испаряемого вещества, типа как из пульверизатора. Сами понимаете, реализовать такое весьма затруднительно.

Нет. Посмотрите как кипятильник работает. Пузыри образуются прямо на нем. У если Ткип. будет к примеру 60градусов, то можно быть уверенным что все что погружено в жидкость, имеет температуру меньше чем 60 градусов.

В остальном, прямо мои мысли читатете.

Может быть имеет смысл закачать в оболочку жидкость, которая будет выкипать во время работы изделия. Жидкости должно хватить с запасом на Ваши 6 часов. Для следующего сеанса надо будет снова заправлять.

Куда пар девать бум?
Вот плавиться, я еще могу понять.

[bullit]

Большое Спасибо за советы! Но они как-то больше к конструкции относятся.
Отдам посмотреть ветку конструкторам, пусть думают.
Пищи для размышления достаточно.

Больше вопросов к компанентам: выбор, поиск и т.д.

[DS]

Мне, например, такая штука представляется в виде тех же цилиндров, с Пельтье непосредственно между ними, и, очень желательно, с внешним наружным радиатором на месте горячей обкладки элемента.

Здесь: 1 - электронные платы, 2 - стенка наружного кожуха, 3 - крышка внутреннего кожуха с внутренним оребрением, 4 - крышка наружного кожуха, 5 - наружный радиатор, 6 - элемент Пельтье, 7 - внутренний кожух, 8 - термоизоляция, 9 - масло.
Перенос тепла к холодной стороне элемента Пельтье во внутреннем контейнере осуществляется через масло (в т.ч., и путём конвекции), а также через стенки внутреннего кожуха, которые должны иметь высокую теплопроводность.

Собственно, всё, что можно было посоветовать, по моему, здесь уже обнародовано. Для того, чтобы говорить более конкретно, от Вас потребуется подробно описать задачу, с обязательным выкладыванием всех основных параметров устройства.

Stanislav, у легированной стали плохая теплопроводность, а Пельте еще и не любят перепадов температур >15 градусов, ну очень резко падает эффективность. А вот если через торец цилиндра провести две медные трубки, р(на 100 МПа - это вполне себе доставаемое изделие) аз хватает стенок в 10 -15мм и внутри какое-то пространство для техники есть, и сделать на их основе радиатор, то с поршневым компрессором можно сделать эффективный холодильник на воде, причем регулируя давление компрессора, можно регулировать эффективную конденсацию при разных внешних температурах, как раз в диапазоне 150 - 180 градусов. На внутреннем радиаторе можно держать четко 100 С.

Это точно, работа для конструкторов, но это позволит использовать стандартную кремниевую элементную базу, а соответственно, сделать устройство "как надо", а не "как получится" из-за недостатка базы на 180 градусов.

[Stanislav]

Нет. Посмотрите как кипятильник работает. Пузыри образуются прямо на нем. У если Ткип. будет к примеру 60градусов, то можно быть уверенным что все что погружено в жидкость, имеет температуру меньше чем 60 градусов.

Это понятно. Однако, опять есть определённые сложности: чтобы гарантировать кипение при заданной температуре, нужно достаточно точно подобрать хим. состав жидкости. Давление насыщенных паров должно быть при этом низким, чтобы не испортить электронную начинку, что снизит эффективность испарительной системы переноса тепла.
Масло же имеет очень низкое давление насыщенных паров при данной температуре, поэтому, значительного увеличения давления внутри охлаждаемого объёма удастся избежать.
Кроме того, для эффективной конденсации потребуется радиатор специальной конструкции (чтобы эффективно сливать конденсат обратно), со значительной площадью поверхности (что неудобно).
В целом, конечно, можно подумать и о таком способе отбора тепла от электронных узлов, как более эффективном по сравнению с конвекцией в жидкой фазе. Только он однозначно посложнее будет.
Вообще-то, думается, отвести тепло собственно от электронных компонентов - не проблема. Основная сложность - вывести его наружу.
Считать счас неохота, но, сдаётся, тепловым сопротивлением внутреннего цилиндра в любом случае при тепловыделении в 10 Вт можно вообще пренебречь. Мне кажется, что в первую очередь следует уделить внимание надёжности устройства.

Stanislav, у легированной стали плохая теплопроводность,..

Думаю, тепловым сопротивлением толстой наружной крышки также можно пренебречь для данной величины отводимой тепловой мощности (правда, к ней ещё тепловыделение самого охладителя надо прибавить, но всё равно получается мало).

Внутреннюю же оболочку можно выполнить, например, из алюминия - материала с малой плотностью и хорошей теплопроводностью.

...а Пельте еще и не любят перепадов температур >15 градусов, ну очень резко падает эффективность.

Почему не любят?
Эффективность, конечно, падает с ростом разницы температур (при нагреве модулем горячей стороны и охлаждении холодной, разумеется), однако, ведёт себя вполне предсказуемым образом. И уж, во всяком случае, ни о каком резком падении эффективности речи идти не может - холодопроизводительность зависит от разности температур практически линейно при постоянной подводимой к модулю Пельтье электрической мощности.

...А вот если через торец цилиндра провести две медные трубки, р(на 100 МПа - это вполне себе доставаемое изделие) аз хватает стенок в 10 -15мм и внутри какое-то пространство для техники есть, и сделать на их основе радиатор, то с поршневым компрессором можно сделать эффективный холодильник на воде, причем регулируя давление компрессора, можно регулировать эффективную конденсацию при разных внешних температурах, как раз в диапазоне 150 - 180 градусов. На внутреннем радиаторе можно держать четко 100 С.

Не совсем понял, как это сделать конструктивно.
Конечно, регенеративный тепловой насос с микрокомпрессором будет эффективнее. Но и сложнее, дороже, габаритнее и ненадёжнее. Подойдёт ли это здесь - не знаю, а гадать не хочу.

...Это точно, работа для конструкторов, но это позволит использовать стандартную кремниевую элементную базу, а соответственно, сделать устройство "как надо", а не "как получится" из-за недостатка базы на 180 градусов.

Автор темы так и не привёл технических требований к устройству и его функциональное назначение, а компоненты просит. Думается, раздобыть элементную базу даже на 125 С можно без особых трудностей. Для 150 внешних, возможно, и холодильник Пельтье подойдёт.

ЗЫ. Вот ещё фирма, выпускающая термоэлектрические модули.
http://www.termiona.ru/
Правда, технической информации на сайте очень мало, что отнюдь не добавляет фирме репутации.

ЗЗЫ. Вот программа, позволяющая рассчитать холодильник на ТЭМ:
http://www.kryotherm.ru/index.phtml?tid=29

[DS]

Думаю, тепловым сопротивлением толстой наружной крышки также можно пренебречь для данной величины отводимой тепловой мощности (правда, к ней ещё тепловыделение самого охладителя надо прибавить, но всё равно получается мало).

Не совсем понял, как это сделать конструктивно.
Конечно, регенеративный тепловой насос с микрокомпрессором будет эффективнее. Но и сложнее, дороже, габаритнее и ненадёжнее. Подойдёт ли это здесь - не знаю, а гадать не хочу.

У легированной стали теплопроводность хреновая, на сантиметре может очень приличный тепловой перепад получится, ведь отводить надо будет 60 - 70 ватт.

Что с компрессором дороже - да, но вот насчет ненадежности - не согласен - поршневые компрессоры - почти вечные. Конструктивно - снаружи радиатор-конденсатор, после него (внутри) дроссельный капилляр, буферный объемчик, и радиатор- испаритель. После него компрессор, который выталкивает пар в конденсатор. В общем, как в домашнем холодильнике. Только теплоноситель - вода.

[Stanislav]

У легированной стали теплопроводность хреновая, на сантиметре может очень приличный тепловой перепад получится, ведь отводить надо будет 60 - 70 ватт.

Для 60-70 Вт и площади 0,01 м^2, по моим прикидкам, дельта получится не более 2-3 град.

Что с компрессором дороже - да, но вот насчет ненадежности - не согласен - поршневые компрессоры - почти вечные. Конструктивно - снаружи радиатор-конденсатор, после него (внутри) дроссельный капилляр, буферный объемчик, и радиатор- испаритель. После него компрессор, который выталкивает пар в конденсатор. В общем, как в домашнем холодильнике. Только теплоноситель - вода.

Если конденсатор наружу выводить - его конструкция будет сложной и дорогой.
Если внутри разместить - те же проблемы с теплопроводностью.

[Vacuum]

Это понятно. Однако, опять есть определённые сложности: чтобы гарантировать кипение при заданной температуре, нужно достаточно точно подобрать хим. состав жидкости. Давление насыщенных паров должно быть при этом низким, чтобы не испортить электронную начинку, что снизит эффективность испарительной системы переноса тепла.
Масло же имеет очень низкое давление насыщенных паров при данной температуре, поэтому, значительного увеличения давления внутри охлаждаемого объёма удастся избежать.

Странное у вас масло.

Кроме того, для эффективной конденсации потребуется радиатор специальной конструкции (чтобы эффективно сливать конденсат обратно), со значительной площадью поверхности (что неудобно).

Очень странное.

[Stanislav]

Странное у вас масло.

Трансформаторное.

Очень странное.

Дык, речь же шла про кипение бензина или ещё там чего, с конденсацией на радиаторе, как Вы предложили.
При тщательном подборе хладагента, а также реализации соображений, изложенных выше, такая система действительно может оказаться эффективнее конвекционной.
Однако, стОит ли игра свеч - вот вопрос...
Масло же при такой температуре может кипеть только в вакууме (несколько сотых атм, или около того).

Сообщение отредактировал Stanislav - Apr 15 2008, 22:55

[Vacuum]

Трансформаторное.

Дык, речь же шла про кипение бензина или ещё там чего, с конденсацией на радиаторе, как Вы предложили.
При тщательном подборе хладагента, а также реализации соображений, изложенных выше, такая система действительно может оказаться эффективнее конвекционной.
Однако, стОит ли игра свеч - вот вопрос...

ИМХО это очень легко и дешево проверяется.

Масло же при такой температуре может кипеть только в вакууме (несколько сотых атм, или около того).

Масло которое кипит в вакууме, насколько я знаю, очень специальное. И очень дорого стоит. Известное мне масло просто разлогается при атмосферном давление.

[Stanislav]

ИМХО это очень легко и дешево проверяется.

В принципе, даже посчитать можно, но точность расчёта будет небольшой - динамику газообразования/конденсации и другие тонкие эффекты учесть тяжело, а справочную инфу найти тоже непросто.

Масло которое кипит в вакууме, насколько я знаю, очень специальное. И очень дорого стоит. Известное мне масло просто разлогается при атмосферном давление.

Трансформаторное масло, несомненно, будет кипеть в вакууме при 110-120 С.
Только я не предлагаю его кипятить. А предлагаю обойтись конвекцией.
О том, что трансформаторное масло разлагается при нормальном давлении, слышать не приходилось.

Сообщение отредактировал Stanislav - Apr 15 2008, 23:25

[kalimusk]

Нет. Посмотрите как кипятильник работает. Пузыри образуются прямо на нем. У если Ткип. будет к примеру 60градусов, то можно быть уверенным что все что погружено в жидкость, имеет температуру меньше чем 60 градусов.

В остальном, прямо мои мысли читатете.
Куда пар девать бум? :)
Вот плавиться, я еще могу понять.

В скважину или в космос под землей. Заодно струя испарений будет создавать реактивную тягу.

[DS]

Для 60-70 Вт и площади 0,01 м^2, по моим прикидкам, дельта получится не более 2-3 град.
Если конденсатор наружу выводить - его конструкция будет сложной и дорогой.
Если внутри разместить - те же проблемы с теплопроводностью.

По моему опыту работы с Пельте, больше получаться должно. Мне кажется, на меди такой перепад будет. Но я специально не мерил, хотя надо бы.
Не, конденсаторы с давлением под 100 МПа у "давильщиков" не дефицит, можно будет готовый купить. Внутри, конечно, бессмысленно.

[bullit]

Автор темы так и не привёл технических требований к устройству и его функциональное назначение, а компоненты просит. Думается, раздобыть элементную базу даже на 125 С можно без особых трудностей. Для 150 внешних, возможно, и холодильник Пельтье подойдёт.

Есть аппаратура которая эксплуатируется при 125, 150, 175 градусов, т.е. 3 типа (по температуре) прибора.
Функции практически одни и теже. Где-то оцифровка сигнала, где-то аналоговая картинка сразу "прёт" наверх.
На данный момент стоит задача именно оцифровка, при работе как при 125, так и при 150 градусах. Т.е. два отдельных, но начинка может быть одна + холодильник.
Требования все выдать не могу, если что-то конкретное... пжалуйста.

[Dimmix]

Вапще есть ОУ и АЦП работающие при 300 градусах, а 150 для них даже не вопрос...