Насколько холодным или горячим может быть Arduino Uno?

На странице Arduino Uno не указаны температуры, при которых он может работать. Я подумываю о том, чтобы разместить его на открытом воздухе. Как я могу убедиться, что мой Arduino Uno безопасен при температуре от -20 до 105 градусов по Фаренгейту? (от -26 до 40 градусов Цельсия).

, 👍16

Обсуждение

Важно отметить, что вы учли, что температура, указанная в сводках погоды, является температурой воздуха в тени? Если вы поместите Arduino на солнце, температура по прогнозу погоды может составить 40 °C, а плата может подняться до 80, 100 или даже 120 °C., @Cybergibbons

@Cybergibbons Большинство проектов на открытом воздухе размещаются в ограждении, не пропускающем солнечный свет., @Anonymous Penguin

Как корпус защищает от солнечного света? Корпус, а не плата, будет нагреваться, но вы можете получить экстремальные температуры., @Cybergibbons

@Cybergibbons Это все равно будет *помогать* и служить изоляцией, если не будет непрозрачным. Но в моем случае он стоит в гараже., @Anonymous Penguin

так какой же вывод? Raspberry Pi подходит или Arduino при таких высоких температурах?, @Muhammad Zeeshan Akram


5 ответов

Лучший ответ:

15

Это не такая уж большая проблема. В техническом описании ATmega 328p указано следующее:

Диапазон температур: от -40 до 85 градусов по Цельсию.

То же самое касается USB-чипа на Uno (ATmega 16u2 для UNO R3).

Это в пределах ваших возможностей. Возможно, будет немного холоднее, чем указано, но это немного сократит длину доски.

Однако есть некоторые вещи, которые могут пойти не так:

  • EEPROM может не храниться так долго при экстремальных температурах. Помните об этом, если вы храните критически важные данные.
  • Регулятор напряжения может работать не так хорошо в условиях высокой температуры
  • Кварцевый генератор может не выдавать точных значений. Однако я предполагаю, что несколько герц больше или меньше не повлияют на процессор 16 МГц. Допуск на самом деле немного меньше 1%. У вас могут быть некоторые проблемы с последовательным портом (скорость передачи данных неверна). Я бы также рассмотрел любые коммуникации, такие как I2C. (Я не знаю точно, как работает линия синхронизации... для I2C это может быть нормально.)
  • Резисторы/конденсаторы могут не давать точных значений. Я предполагаю, что допуск не будет превышать 8% для резисторов: большинство резисторов рассчитаны на 5% для нормальных температур. Это зависит от производителя. Конденсаторы имеют больший допуск, но их главная цель — «сглаживание» сигнала.
  • Сильное охлаждение/нагревание может вызвать незначительные проблемы с расширением. (Примечание: иногда это допустимо, но не на почасовой основе с падением на 30 градусов.)
  • При рассмотрении целесообразности хранения устройства на открытом воздухе следует учитывать и другие компоненты (ЖК-дисплеи и т. д.).

Поэтому, пока все остальные компоненты, не находящиеся на плате, будут успешно работать при нужных вам температурах, все будет в порядке. Кроме того, как и во всех инженерных решениях, значения часто имеют встроенную «засыпку» (т. е. допуск 5% часто составляет 3-4%, максимум 12 В, он может работать при 12,5 В и т. д.)*

*Я имею в виду, что ваш Arduino не взорвется при температуре -41 градус по Цельсию. Это не очень хорошо для него, но, скорее всего, все будет в порядке, если это не будет происходить регулярно.

,

Значения из технических описаний, обычно упоминаемые в разделе «Абсолютный максимум», являются абсолютными максимумами, здесь нет инженерного допуска. Производитель не гарантирует работу за пределами этих границ, и может произойти все, что угодно, если вы будете эксплуатировать устройство за их пределами. Вам может повезти, но почему бы им не упомянуть более высокую спецификацию в техническом описании? Более широкая спецификация означает более широкое возможное применение, чем у конкурирующих компонентов, и, возможно, больший доход., @jippie

Конденсаторы различаются **намного** более чем на 8%, особенно если это более дешевый диэлектрик tempco. Y5V/Z5U специфицированы до -22% до +56% в диапазоне от 10 °C до 55 °C, и они, вероятно, только на 20% точны изначально (прецизионные конденсаторы дороги, и зачем беспокоиться, если они предназначены для развязки). Кроме того, Uno использует резонатор, а не кристалл (PN: CSTCE16MOV53-R0), который имеет начальную точность ±0,5% и ±0,3% в диапазоне от -20 до +80 °C. Хотя ATmega328P может работать до 20 МГц, это может потенциально вызвать проблемы с ошибкой скорости передачи данных., @Connor Wolf

Вероятно, самая большая проблема с холодными температурами заключается в том, что почти все химические элементы аккумуляторов полностью выходят из строя на холоде. Аналогичные проблемы, вероятно, возникнут и с электролитическими конденсаторами, которые, скорее всего, являются деталями только 0°-85°., @Connor Wolf

@jippie Я лишь хочу сказать, что -41 градус не убьет ваш чип. Это не очень хорошо для него, но если вы будете опускаться всего на несколько градусов ниже спецификаций несколько раз в год, то все *должно* быть в порядке. Я уточню свой ответ., @Anonymous Penguin

@FakeName Большинству проектов на холоде [для конденсаторов] не нужна такая большая точность, особенно для основного использования на Arduino. Однако вы правы. Я добавлю это к своему ответу. Также для батарей, которые включены в *другие компоненты, не находящиеся на плате, будут прекрасно работать при температурах*. Однако вы правы., @Anonymous Penguin

1

Для высоких температур просто следуйте техническим характеристикам.

Что касается низких температур, я помню, как в прошлом году кто-то пытался разогнать UNO с помощью жидкого азота, так что, полагаю, у вас никогда не возникнет проблем с низкими температурами :-)

В своем блоге этот человек показывает, что он может запустить свой UNO на частоте 65 МГц, снизив температуру до -196°C.

Конечно, процесс был более сложным, чем просто снижение температуры и проверка того, что происходит: на плате было выполнено множество усовершенствований.

В блоге очень хорошо объясняется, как различные компоненты могут реагировать на криогенные температуры; основными проблемами, по-видимому, являются конденсаторы, емкость которых резко уменьшается при низких температурах.

,

Ого. 65 МГц на Uno., @asheeshr

4

Как все говорят, пока вы находитесь в тени, высокая температура, вероятно, не имеет большого значения, поскольку она находится в пределах допустимых значений для компонентов.

Меня больше беспокоит конденсация по утрам. Водяные пары будут конденсироваться на электронике так же, как и на траве. Вы можете попробовать покрыть схему электротехнической эпоксидной смолой. Arduino не сильно нагревается, поэтому эпоксидная смола не сильно препятствует ее охлаждению. Но эпоксидная смола действительно не дает конденсации водяных паров стать проблемой.

,

Вы можете распылить или нанести на плату конформное покрытие, чтобы предотвратить проблемы с влажностью. Сначала закройте все отверстия разъемов, чтобы предотвратить проблемы с контактом. <https://www.mouser.com/Search/Refine.aspx?Keyword=conformal+coating>, @CrossRoads

1

Я согласен с советом читать технические характеристики, но вот личный ответ на вопрос.

Я установил Raspberry Pi в корпус, в котором прошлым летом находился Arduino.

Хотя у них одинаковые общие температурные пределы (за исключением секции связи), первым перестал работать Pi.

Хорошая новость в том, что когда я принес его внутрь, он тут же загрузился обратно.

Температура/влажность поднялись до 140 F (как в раскаленной машине в Финиксе).

Итак, в конечном итоге, данные в паспорте были верны с точки зрения выживания. Но я бы предложил более консервативный подход, например, поместить их в окрашенный в белый цвет корпус, чтобы минимизировать воздействие солнца.

После извлечения Pi Arduino проснулся, как ни в чем не бывало, все еще на улице.

Эти штуки очень устойчивы.

,
1

Если вам необходимо разместить устройство снаружи, я бы посоветовал использовать литой ящик. Основным компонентом, генерирующим тепло, вероятно, является регулятор (подумайте об этом: при 12 В регулятор падает на 7 В, тогда как микро работает от 5 В или, возможно, 3 В3). Поэтому рекомендуется подавать на Arduino самое низкое напряжение, я думаю, что оно составляет 7 В (для устройства с напряжением 5 В). Если вы можете соединить тепловой путь от поверхности чипа к корпусу, хорошо (используйте толстый калибр — толщиной не менее 2 мм). Будьте осторожны, не подключайтесь к контакту регистрации — используйте слюду или тонкий майлар и теплоотводящую пасту (избегайте гальванических взаимодействий). Обычные ребристые радиаторы на внешней стороне корпуса фактически выполняют функцию отвода тепла в атмосферу. Все это должно находиться в решетчатом деревянном контейнере, выкрашенном в белый цвет (экран Стивенсона), чтобы прямые солнечные лучи (и дождь / роса) не попадали на контейнер. Это было бы решением для экстремальных условий. Помните, что любое тепло, выделяемое платой, должно попасть во внутреннюю среду коробки — используя захваченный воздух, вы получаете очень плохой тепловой контакт. Затем ему придется пройти через коробку и снова подняться в воздух. Не забывайте, что радиаторы тока, которые вы используете на чипе, при этом выделяют некоторое (небольшое) тепло.

,
Смотрите также: