Hallo zusammen, ist es möglich, dass das Programm in einem Mikrocontroller gelöscht oder beschädigt werden kann, wenn sich der Mikrocontroller in einem starken AC-Magnetfeld (>1 Tesla) befindet? Wenn dem so ist, kann man sich nur davor schützen indem man die Elektronik in ein möglichst dichtes Mu-Metallgehäuse packt, oder gibt es noch andere Möglichkeiten, ist es überhaupt möglich? Ich nehme mal an, dass das Aluminiumgehäuse keine ausreichende Abschirmung von dem Magnetfeld bietet. Ist es grundsätzlich so, das Speicherbausteine (Flash, EEPROM etc.) anfällig sind in starken AC-Magnetfeldern? Gruß Markus
Der letzte Satz enthält das Schlüsselwort: AC Das induziert dir böse Sachen in deine Geräte.
Zu diesem Thema fällt mir als erstes der Begriff EMP ein. Ob ein solcher Impuls aber Deinen Prozessor aus der Fassung bringt, oder die mit dem Thema Induktion verbundenen Probleme, kann ich Dir nicht sagen. Letztendlich ist es aber auch egal, ob das Magnetfeld die inneren Strukturen durcheinander bringt, oder es eine, über die Leiterbahnen eingekoppelte Spannung ist, ist im Resultat gleichwertig. Nicht nur in der Digitaltechnik kann es nicht schaden, die Umgebung im Auge zu behalten. Gegen "normalen" Magnetismus gibt es aber probate Mittel. Ob eine Schirmung, die es erlaubt Dein Gerät auf einem Kernspintomographen liegen zu lassen, sinnvoll ist, hängt wohl von Deinem Budget oder den Vorgaben Deiner Auftraggeber ab. Auch ein "durchgehender" Trafo, oder ein ordentlicher Kurzschluss, oder noch seltener ein Blitz, der mal zu Besuch kommt, kann für Überraschungen sorgen. Tatsache bleibt aber immer: Ist das der Normalfall.
Das scheint leider häufiger der Falls zu sein, dass die Geräte in der nähe großer Schweißtrafos oder Anlagen zum Ent-/Magnetisieren liegen. Da die Abschirmung wohl sehr aufwändig wird bleibt nur der Ausweg den Mikrocontroller gegen eine Transistor- und Logikschaltung zu tauschen, in diesem Fall ist es zum Glück möglich.
Markus K. schrieb: > Transistor- und Logikschaltung zu tauschen Ist ja technisch auch kaum was anderes als ein MC, warum sollte die Schaltung das besser wegstecken. Dann must du schon auf Röhren umsteigen, die sollten ja EMP fest sein.
Das kommt davon wenn man Vereinfachungen wie den Begriff: EMP ins Spiel bringt. Schon wird dieser als Referenz, in der Diskussion, genutzt. Sorry. Aber als Extrem war er zu gut zu gebrauchen. Man kann wohl JEDE Form von EMP, als Grundlage für das Gerätedesign, ausschließen. Außer man baut gerade Interkontinentalraketen, also die überwiegende Mehrheit hier, oder rüstet den Hauptrechner, für die bunte Wehr, auf.
Vierkantrohre aus Stahl gibt es in vielen Varianten. Führungsschienen rein und zwei Stirnplatten mit Durchführungen drauf, müsste reichen. Notfalls das Ganze noch ein weiteres Industrie-Stahlblechgehäuse, (auch der Optik wegen). Wenn das nicht reicht, lass es andere machen, die damit Erfahrung haben... ;)
Simpel würde ich nicht behaupten. Suchwort MRT 7 Tesla.
Sind denn Transistoren und Logikgatter eben so anfällig für Magnetfelder? Bisher war es nur der µC dessen Programm plötzlich weg war. Das sollte bei Logikgattern nicht passieren, oder würden diese ungewollt schalten? Könnte es ausreichen ein dünnes gekantetes ferromagnetisches Blech über die Leiterplatte zu setzen, ähnlich den lötbaren EMV-Abschirmgehäusen?
Ich bezweifle erst einmal die Feldstaerke von ueber einem Tesla AC. Woher soll die kommen ?
Diese kommt wie schon erwähnt von großen Schweißtransformatoren und Geräten zum Magnetisieren und Entmagnetisieren.
дампфтроль schrieb: > Ich bezweifle erst einmal die Feldstaerke von ueber einem Tesla AC Wie wäre z.B. MRT-Demo https://www.youtube.com/watch?v=6BBx8BwLhqg Es ist nicht nur eine induktive Komponete, die auf alle Metallteile wirkt, sondern auch eine magnetische Kraft, die mechanisch wirken könnTE.
Demnach müsste man also auch beachten, das ein Stahlgehäuse ebenfalls unvorteilhaft ist... Lassen sich Speicher oder µC noch anders davor abschirmen? Im Video sieht man schließlich direkt neben der Öffnung ein Handbedienteil oder ähnliches mit Display. Ich gehe mal davon aus, das darin auch ein µC verbaut sein könnte und das Gerät mit diesen Feldstärken täglich klar kommen muss.
Auch Kupfer oder andere gute Leiter können ein AC Feld abschirmen. Das Teil wird dabei aber ggf. warm. Beim AC Feld kommt es auch noch auf die Frequenz an: bei 50 Hz sind 1 T ggf. noch nicht so ungewöhnlich, halt ein großer Elektromagnet mit Eisenkern bis fast zur Sättigung. Bei höheren Frequenzen wird es aber schwer. Der Effekt ist dann ggf. auch ein anderer. Als übles Beispiel kenne ich da 0.1 T bei ca. 55 MHz -> da fangen viele Kunststoffe an zu schmelzen wegen zu hoher dielektrischer Verluste.
Ausprobiert: Cmos Bauteile und Ströme von 400 A eff in 2 cm Entfernung vertragen sich nicht. Das Magnetfeld kannst du selbst ausrechen, da hab ich jetzt keine Lust dazu.
ths schrieb: > Cmos Bauteile und Ströme von 400 A eff in 2 cm Entfernung Übliche PCs machen gelegentlich noch in 20m Sichtentfernung vom Eisenbahn-Fahrdraht Systemabstürze. Man sollte sich nicht so sicher sein.
Markus K. schrieb: > Lassen sich Speicher oder µC noch anders davor abschirmen? Ja, perfekt mit einem Supraleiter. Ist nur wegen der Kühlung etwas aufwendig. Georg
Lurchi schrieb: > Auch Kupfer oder andere gute Leiter können ein AC Feld abschirmen. Das > Teil wird dabei aber ggf. warm. Beim AC Feld kommt es auch noch auf die > Frequenz an: bei 50 Hz sind 1 T ggf. noch nicht so ungewöhnlich Also könnte es doch ausreichend sein ein möglichst EMV-Dichtes Aluminiumgehäuse zu verwenden? Alternativ auch ein lötbares Abschirmgehäuse auf der Leiterplatte. Die Felder liegen tatsächlich im Bereich von 50-60Hz.
Georg schrieb: > Markus K. schrieb: >> Lassen sich Speicher oder µC noch anders davor abschirmen? > > Ja, perfekt mit einem Supraleiter. Ist nur wegen der Kühlung etwas > aufwendig. Bei einem Supraleiter erzeugt der Supraleiter ein ebenso starkes entgegengesetztes Magnetfeld wie das Einwirkende. Mit anderen worten: Das Magnetfeld auf der anderen Seite des Supraleiters ist genauso stark wie ohne diesen, es wurde nur umgedreht.
Supraleiter als Abschrimung ginge schon. Es kann aber an den Kanten zu lokal höherem Feld kommen. Es kommt auf die Form an wie Effektiv es ist. Ein gut leitendes Gehäuse genügender Dicke kann auch schon ganz gut wirken. Auch da sind es Wirbelströme, aber mit Verlusten und entsprechend Wärmeentwicklung. Ein Feld im 1 T Bereich hat man aber i.A. nicht großflächig, sondern nur eher lokal - viel Platz für einen große Abschirmung hat man da i.A. nicht und die Rückwirkung auf das restliche System kann erheblich sein. Ich würde den µC einfach wo anders platzieren. Ein kleiner µC könnte ggf. auch 1 T bei 50 Hz noch tolerieren, solange man gerade ein 144 Pin DIP Gehäuse wählt und hohe Ansprüche beim ADC und ähnlichen hat. Für einen kleinen Chip sind die Induktionsspannungen noch klein bzw. das Feld quasi statisch. So schnell bringt ein quasi statisches Magnetfeld die Elektronik nicht durcheinander.
Daniel A. schrieb: > Mit anderen worten: > Das Magnetfeld auf der anderen Seite des Supraleiters ist genauso stark > wie ohne diesen, es wurde nur umgedreht. Darum geht es doch nicht - in einen Supraleiter kann kein Magnetfeld eindringen, also ist ein von einem supraleitenden Material umgebenes System abgeschirmt, und zwar praktisch perfekt, jedenfalls besser als mit Eisen oder Mumetall. Du behauptest, wenn in einem Supraleiter ein Hohlraum ist, herrscht darin das gleiche Magnetfeld wie aussen - das kann ich nicht nachvollziehen. Hast du dafür einen Beleg, etwa ein Experiment? Georg
@Georg (Gast) OK, wenn man es von allen Seiten damit Umgibt hat man tatsächlich eine Perfekte abschirmung. Es würde also nur dann nicht Funktionieren, wenn man versuchen würde, nur eine Seite abzuschirmen. Ich frage mich gerade, was passieren würde, man eine art supraleitendes Netz zur Abschirmung nehmen würde, würde das noch Funktionnieren?
Also 1 T ist die typische Feldstärke im Luftspalt einer Asynchronmaschine. also noch nix Wildes. Optimierte "Supermagnete" kommen auch über 1,5 T: https://de.wikipedia.org/wiki/Neodym-Eisen-Bor
1 Tesla mit 50Hz frei in einem Raum, der schuhschachtelgroß oder größer ist? Brutal... Die EN61000-4-8 Klasse B testet mit 30A/m 50/60Hz. Das ist für unvorbereitete Baugruppen schon übel genug. 1A/m entspricht in Luft 1,26E-6T. https://de.wikipedia.org/wiki/Magnetische_Feldkonstante Bin gespannt, was die Diskussion noch bringt, aber spontan würde ich der Elektronik eine Schirmung spendieren...
Lurchi schrieb: > Ein kleiner µC könnte ggf. auch 1 T bei 50 Hz noch tolerieren, solange > man gerade ein 144 Pin DIP Gehäuse wählt und hohe Ansprüche beim ADC und > ähnlichen hat. Für einen kleinen Chip sind die Induktionsspannungen noch > klein bzw. das Feld quasi statisch. So schnell bringt ein quasi > statisches Magnetfeld die Elektronik nicht durcheinander. Bei einem alten Produkt wurde ein PIC18F4550 eingesetzt. Im neuen sollte es ein PIC16F1788 werden. Beide sind somit nicht sehr groß (28 Pin DIP). Bei dem alten Produkt war es aber so, das es viele Reklamationen gab. Der Grund war, dass sich das Programm vom PIC gelöscht hat. Nach neuem programmieren lief wieder alles. Als einzig logische Erklärung wäre da eben nur das starke Magnetfeld. Das alte Gehäuse war allerdings auch nicht wirklich gegen EMV abgeschirmt.
Markus K. schrieb: > Als einzig logische Erklärung wäre da > eben nur das starke Magnetfeld. Dann bau doch zum Test z.B. einen Sensor mit ein und kalibiere diesen mit und ohne Magnetfeld/Abschirmung. Ohne ausreichende Messdaten ist alles nur stochern im Nebel. Evtl. kommt das Übel schon als böser Impuls über die Betriebsspannung?
Ein paar Kabel auf dem Boden .. ein Tesla .. sind Wunschtraeume. Sorry. Nie.
Lurchi schrieb: > Supraleiter als Abschrimung ginge schon. Das ist aber nicht so ganz ohne, eine Supraleitung bei großen Magnetfeldern aufrecht zu erhalten. Magnetische Abschirmung ginge auch anders viel einfacher, z.B. mit hochpermeablen Folien. Generell gibt es das Problem schon: Mit einem geeignet starken Magnetfeld sind die Ströme theoretisch ausreichend groß zu bekommen, um Leitungen zu beeinflussen, sofern sie hochohmig genug abgeschlossen sind. Gegen solche Effekte helfen aber die Schutzdioden, die niederohmig werden. daher tut sich da real nichts. Die Chipstrukturen lassen sich aber durch Strahlung / Teilchen einfach beeinflussen, da deren störende Energiedichte größer ist. Habe das mit FPGAs mal gehabt. Das Hauptproblem sind aber die Leitungen. Schon mit 10cm Verbindung zwischen zwei Komponenten kann man sich Störungen und Datenfehler einhandeln. Daher auch die erwähnten Abstürze der PCs.
Für ein gelöschtes Programm sollte ein 50 Hz Feld eher nicht verantwortlich sein. Eventuell noch Induktionsspannung wenn die Anschlüsse größere Schleifen machen. Auch da aber eher nicht die normalen 50 Hz, sondern eher Impulse beim Ausschalten. Je nach µC kann es da schon mal passieren das er versehentlich in den Programmiermodus geht. Dafür reicht ggf. auch schon ein nicht ausreichender Brownout Teil aus - einige der 68HC... waren dafür bekannt, da gehörte ein externer chip zur Spannungsüberwachung zum Standard. Bei alten AVRs wurde gerne mal das EEPROM Adresse 0 überschrieben. Bei den PICs könnte ggf. was ähnliches passieren. Nicht so gute EMV Abschirmung spricht aber eher nicht für ein Feld im 1 T Bereich. So ein Feld halt man eher nicht als Störendes Streufeld, sondern nur begrenzt im Luftspalt eines Magneten / Motors - da muss man sich schon Anstrengen (Pins zur Seite biegen und ggf. dünner machen) einen Chip im DIP28 unterzubringen, was dünnes wie TQFP wäre da passender.
Joa es wäre auch denkbar, das es durch andere Einflüsse passiert. Beispielsweise ist ein 5m langes Verbindungskabel (3x0,75mm² ungeschirmt) zwischen Netzteil und Platine. Über dieses kommen 12V vom Netzteil und gehen dann über einen 7805 zum PIC. Das Kabel könnte schlimmstenfalls aufgerollt auf dem Transformator für das Magnetfeld liegen. Von den Kunden erfährt man sowas leider nicht... Lurchi schrieb: > Je nach µC kann > es da schon mal passieren das er versehentlich in den Programmiermodus > geht Hilft es die Programmierpins auf der Platine kurzzuschließen? (Die Beine am PIC direkt zusammen löten zum Beispiel)
Markus K. schrieb: > Hilft es die Programmierpins auf der Platine kurzzuschließen? (Die Beine > am PIC direkt zusammen löten zum Beispiel) Nicht unbedingt. So ein Chip hat ja auch interne Verbindungen, z.B. die Bonddrähte von Pin zum Siliziumchip, und die kann man praktisch nicht beeinflussen, ausser durch eine Komplett-Abschirmung. Je nach Gehäusegrösse können die internen Verbindungen länger sein als die aussen dran. Georg
Das Kabel aufrollen wäre ggf. gar nicht so schlimm, denn das gäbe vor allem Gleichtaktspannung von denen die µC Platine eher nichts mit bekommt, wenn das keine weitere Verbindung nach außen ist. Bei den Programmierpins ist es meist nur einer, der nicht gerade frei fliegend sein sollte - gegen Spikes per Induktion hilft aber kurzschließen nur wenn es wirklich kurz ist - beim DIP28 könnte die interne Fläche ggf. schon groß sein. Gegen Induzierte Spannungen hilft es wenn die Schaltung eher klein ist, also lieber eine SMD Version und gerade nicht das doch relativ große DIP28. Auch eine echte durchgehende Messefläche oder Metallgehäuse oder wenigstens ein Blech (Alu) parallel zum Board bringt ggf. schon was.
Lurchi schrieb: > Bei den Programmierpins ist es meist nur einer, der nicht gerade frei > fliegend sein sollte - gegen Spikes per Induktion hilft aber > kurzschließen nur wenn es wirklich kurz ist - beim DIP28 könnte die > interne Fläche ggf. schon groß sein. Gegen Induzierte Spannungen hilft > es wenn die Schaltung eher klein ist, also lieber eine SMD Version und > gerade nicht das doch relativ große DIP28. Auch eine echte durchgehende > Messefläche oder Metallgehäuse oder wenigstens ein Blech (Alu) parallel > zum Board bringt ggf. schon was. Das wäre durchaus möglich. Das neue Gehäuse wäre komplett aus Aluminium, eine Massefläche bzw. ein EMV gerechtes Design ist sowieso anzustreben und der PIC ist zurzeit als TSSOP-28 geplant, kann aber auch als QFN oder was grade verfügbar ist ausgelegt werden. Die Austauschbarkeit ist dann allerdings schwieriger falls es doch mal zu einem Problem kommt. Das parallele Alublech sollte dann auf GND gelegt werden denke ich, oder?
Ich mag mich täuschen, aber bei einer Feldstärke von einem ganzen Tesla und einem Kistchen aus Aluminium in diesem Feld herrscht innendrin alles andere als magnetische Ruhe. Wirbelströme sind mMn. auch mit Magnetfeldern versehen und Aluminium ist nicht so berühmt als Feldliniensammler – zumindest in meinem Teil Deutschlands. Es genügt auch nicht, nur einen Programmierpin auf einen Pegel zu legen und dann nichts Sinnvolles zu schicken, um das bestehende Programm zu löschen. Da sind gelegentlich auch Prüfsummen und Protokolle beteiligt, die undefinierte Zustände minimieren sollen. Manchmal hängen Mikrocontroller (aufgrund schlechter Hardware drumherum wie Software innendrin) auch in absoluter Untätigkeit fest. Sie neu zu programmieren ist wie die Reset-Bedingung herbeizuführen. Mit notwendigen EPROM-Werten genügt vielleicht nur diese aufzufrischen+RESET…der Ursachen mag es viele geben und auch finde: stochern im Nebel. (Ich fände es auch schade, wenn ein Großteil der Leistung eines Schweißtrafos in die Welt hinaus ginge, statt in die Elektroden zu fließen. Vorbeifahrende E-Loks können in Metallgeländer Spannungen induzieren. Aber es gibt eine nicht gerade kleine Menge von Personen mit mobilen Endgeräten auf Bahnsteigen, die selten über mehr Probleme klagen, wenn Züge tatsächlich vorbeifahren. Da ist viel weniger Weicheisen drin verbaut.)
Boris O. schrieb: > Ich mag mich täuschen, aber bei einer Feldstärke von einem ganzen Tesla Wer die magnetische Flussdichte bzw. Induktion (Einheit Tesla oder Gauss) und Feldstärke (Einheit A/m oder Oe) nicht auseinander halten kann, kommt m.M. nicht so wirklich kompetent 'rüber... Grüßle, Volker.
Für die Abschirmung über Wirbelströme auf Grund eines sich ändernden Magnetfeldes muss das Gehäuse nicht einmal mit der Schaltung verbunden sein. Eine Fläche aus gut leitendem Material wirkt einer schnellen Feldänderung entgegen. Langsame Felder kommen zwar noch durch, aber die stören eher weniger. Wenn es wirklich bis 1 T geht, kommt man mit einer Ferromagnetischen Abschirmung recht schnell in die Sättigung, denn die Feldlinien werden sich von der Fläche zu den Rändern, da wo das Gehäuse ist konzentriert. Bei 1 T wäre Aluminium vermutlich effektiver als Stahl, wird aber ggf. recht heiß. Schon TSSOP28 ist deutlich besser als DIP.
Volker B. schrieb: > kommt m.M. nicht so wirklich kompetent 'rüber... Ich werde mich bessern. Und etwas Studium der einschlägigen Hersteller zeigt: mehrere Schichten, also 3 und mehr stetig kleiner werdende Zylinder ineinander, Dämpfung von 10^6. Allerdings Sättigung (von MuMetal) bei mehr als 0.76T. Brauchts dann anderes Material, geht aber auch nur bis 1.6T, dann Sättigung (etwas namens Supra 50). Interessant, interessant. Allerdings bleibe ich skeptisch, soetwas löscht das Programm nicht. Da gehen ganz andere Teile kaputt.
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