Nadměrné zahřívání senzoru

[roman-dvorak]

U dvou TFHT01 senzorů bylo pozorované nadměrné zahřívání.

V datasheetu je tato poznámka. Senzor nebyl při měření plně zinicializovaný (neměl vyresetovaný alert registr) a díky tomu mu svítila ALERT LEDka.

Podle schéma je tam osazený pouze 100R odpor

Což znamená, že senzor je mnohonásobně proudově přetěžován. Opakoavaně jsem kontroloval, že interní vyhřívání senzoru je vypnuté.

Pocitově se ale nejvíce zahřívá střed PCB, kde je umístěný tranzistor a LDO (které díky tomuto incidentu jsou také zbytečně moc vytěžované)

Již při předchozích měření na vírníku bylo pozorováno, že TFHT má o něco vyšší teplotu než teploměr v airspeed senzoru (i když byly jen kus od sebe). Bylo to o jednotky C a nebyla tomu věnována pozornost.

[kaklik]

Přepočítal jsem parametry toho zapojení. A za předpokladu, že je tam osazena tato červená LED. Tak současné zapojení umožňuje (5,4-2.1)/180=0,018 A. Použitý tranzistor BC817, má zesílení minimálně 100. Tudíž proud do báze musí být v nejhorším případě 100x menší. To je 0,18 mA. Při úbytku BE 0,5V by takový proud odpovídal rezistoru v bázi tranzistoru 15k2. Taková hodnota rezistoru ale není v zapojení nikde použita.
Proto dává větší smysl použít existující hodnotu rezistoru 10k. Proud do báze tak sice bude mírně vyšší (0,28mA) ale stále řádově menší než současných 28mA.

Ve verzi TFHT01B jsem hodnotu rezistoru opravil.

[roman-dvorak]

Vypnutí LEDky opravdu toto sebezahřívání dost zmenšilo. I tak ale senzor měří o dost (cca 3C) vyšší teplotu než SEN54. Je to vidět na grafu. Všechny senzory jsou umístěné vedle sebe. A i přes nějaké teplotní změny (větrání v pokoji) je jejich offset konstantní. Je to velmi podobná situace jako na vírníku. Viz následující graf:

Zde je ale rozdíl, že senzor byl ochlazován a temperován docela velkým množstvím vzduchu protékajícím okolo.

Měření bylo provedeno s nejmenší možnou měřící frekvencí kontinuelního měření (tj. 0.5 Hz). Aby nedocházlo k sebezahřívání z tohoto důvodu.

[roman-dvorak]

HYGRO01 - TFHT01A v původním osazení z první várky
HYGRO02 - TFDH01A s opravenou hodnotou odporu pro ALERT Ledku (ALERT ledka je zhasnutá)

HYGRO02 je včera osazený TFHT. V cca 9h (peak v grafu, ohřátý po pájení) jsem z něj odpájel LEDku. Modrý graf (HYGRO01) má LEDku power stále zapnutou. Je vidět, že po odpájení LEDky poklesla teplota na hodnotu měřenou v SEN54 senzoru.

Vypadá to, že 50mW vytvořené odporem před ledkou a ledkou samotnou zahřívá celý senzor o cca 2C. Senzor je umístěn venku, kde je okolo něj přirozené proudění vzduchu.

[kaklik]

Navrhuju udělat dvě změny:

1. Snížit proud skrz LED indikující napájení použitím většího odporu
2. Udělat revizi PCB, která nebude obsahovat vylitou měď. Tím pádem bude omezen přenos tepla k senzoru.

[kaklik]

Ještě jsem rezistor od LED nyní v revizi B přesunul blíže JST-GH konektoru, čímž se dostal dále od snímače.

[kaklik]

Dalšího zlepšení lze zřejmě dosáhnout odebráním vylité mědi, aby byla snížena tepelná vodivost od rezistorů směrem ke snímači.

[kaklik]

Zde je situace dobře viditelná na FIR snímku. Snímač, který je výše má odpojenou LED indikující napájení. LED ALERT svítila jen chvíli, než se senzor inicializoval.
Na snímku je kromě jiného vidět i účinnost vrtaných otvorů.

Obrázek je vyfocen se starší verzí snímače TFHT01A v revizi B by situace měla být podstatně lepší. Protože je aplikováno i omezené vylití mědi jen na část u konektoru.