Temperaturbereiche von Elektronikkomponenten – Kriterien der Hardwarekomponenten für den mobilen Einsatz

In vielen Anwendungsbereichen der Automatisierungstechnik sowie der Robotisierung von mobilen Systemen, sind diverse Hardwarekomponenten widrigsten Bedingungen ausgesetzt. Dies können z.B. erhöhte Temperaturen, Wasser, Verschmutzung oder aber dauerhafte Vibrationen oder Stöße sein. Selbst unter diesen Extrembedingungen müssen die verbauten Komponenten einwandfrei funktionieren, um die Funktionsfähigkeit des Gesamtsystems zu gewährleisten. Um die Ausfallsicherheit bei solchen äußeren Bedingungen sicherzustellen, werden die Komponenten verschiedenen Prüfungen unterzogen. In den vergangenen zwei Wochen haben wir uns deshalb mit den Themen „Vibrations- und Schockfestigkeit“ sowie „Schutzklassen und Schutzarten“ auseinandergesetzt. Passend dazu der heutige Beitrag über Temperaturbereiche von Elektronikkomponenten als ein weiteres Kriterium der Hardwarekomponenten.

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©Rolf / pixelio.de

Hardwarekomponenten müssen in der Regel nicht nur bei Raumtemperatur problemlos funktionieren. Soll die Elektronik etwa unter sehr niedrigen oder sehr hohen Temperaturen arbeiten, so ist es äußerst wichtig, sich vor dem Kauf darüber zu informieren, ob die Elektronik diesen Temperaturen überhaupt standhält.

Wärme und Kälte führen zum Ausfall von Elektronikbauteilen

Sollen Hardwarekomponenten außerhalb von beheizten Räumen eingesetzt werden, müssen diese Komponenten Temperaturen weit unterhalb des Gefrierpunktes standhalten, ohne dass es zu Betriebsausfällen oder Funktionsstörungen kommt. So kann es bei einer zu kalten Lagerung oder Betriebstemperatur der Elektronikkomponenten beispielsweise zum Defekt durch Bruch des Elektronikbauteils kommen. Ebenfalls können Bauteile, wie etwa LCD-Bildschirme, auch Gefrieren/Erstarren, da es sich hier um Flüssigkristallbildschirme handelt.

Bei einer zu warmen/heißen Lagerung oder Betriebstemperatur der Elektronikkomponenten kann es ebenfalls zu einer Beschädigung der Bauelemente kommen. So könnte beispielsweise bei Wickelgütern wie Spulen und Transformatoren die Isolierung Schaden nehmen und somit den Ausfall der Hardwarekomponente verursachen. Bei Folien- oder Elektrolytkondensatoren könnte die Isolierfolie beschädigt werden oder der Elektrolyt verdampfen.

In der Praxis führen die Hersteller eigenständige Prüfungen durch und geben den Temperaturbereich, in dem die Hardware ohne Einschränkungen betrieben werden kann, im Datenblatt an. Sollten Elektronikbauteile den Standardtemperaturbereich von -20°C bis +50°C übertreffen können, so spricht man meist von einem „erweiterten Temperaturbereich„. Eine genaue Festlegung ab wann man von einem erweiterten Temperaturbereich sprechen kann, gibt es jedoch nicht. Aus diesem Grund wird der Temperaturbereich mit absoluten Zahlen zusätzlich angegeben. Einen erweiterten Temperaturbereich von mehr als +125°C wird nur in äußerst seltenen Anwendungsfällen garantiert.

Fazit

Grundsätzlich ist es immer positiv, sollte ein Gerät einen erweiterten Temperaturbereich aufweisen ohne Schäden davon zu tragen. Vor allem bei Elektronik die Nah an Motoren, Öfen, oder sonstigen stark wärmenden oder kühlenden Geräten steht, sollte vor dem Kauf überprüft werden, wie heiß/kalt es an der späteren Stelle werden kann. Sofern dies bekannt ist, kann dann die entsprechend robuste Elektronik gekauft werden. Die GCB Ruggedized aus unserem Sortiment beispielsweise ist speziell für mobile Anwendungen, sowie Industrie 4.0 Szenarien ausgelegt und hält Temperaturen von -40°C bis +70°C ohne Probleme aus.
Da es für den Temperaturbereich keine speziellen Normen gibt, ist es wichtig immer zu überprüfen welche Spanne der erweiterte Temperaturbereich aufweist.

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