Atmel auf Eis

Atmel mit Kältespray vereist.
Manchmal muss man ja Schaltungen im Freien betreiben, und da können doch teilweise recht extreme Temperaturen auftreten. Viele Hersteller liefern hierfür spezielle Varianten ihrer Schaltkreise mit erweitertem Temperaturbereich für den Einsatz im Auto oder in der Industrie aus. Für einen solchen Einsatzzweck wollte ich einmal herausfinden, ob sich ein handelüblicher Atmel Tiny Prozessor von solch einem extremen Kälteeinbruch beeindrucken lässt.

Laut Datenblatt ist das absolute Maximum der Betriebstemperatur bei Minus 55 bis Plus 125 Grad angesiedelt, auch entsprechende Messkurven bietet das Datenblatt, aber ich wollte das ganze mal in einem kleinen Experiment selbst nachvollziehen.

Als Grundlage für dieses Experiment diente wieder meine altbewährte Atmel Tiny Experimentierplatine, welche hier beschrieben ist.

Eine kleine Software erzeugt periodisch einen Timer Interrupt, welcher eine Leuchtdiode an Pin PB0 schnell an und ausschaltet. Diese Frequenz habe ich mit einem Zähler sowie einem Oszilloskop überwacht, und dabei den Controller kräftig mit Kältespray abgekühlt. Ich abe dabei ganz bewusst die Frequenz nicht mit der PWM Funktion erzeugt, sondern durch programmgesteuertes Umschalten des Portpins, um etwaige Aussetzer des Programmablaufs erkennen zu können. Der PWM Timer würde wahscheinlich weiterlaufen, auch wenn das Programm in irgendeiner Endlosschleife feststeckt,


Die Blinkfrequenz bei Raumtemperatur.
Zu Beginn betrug die Blinkfrequenz 2.345 kHz, wie man auf dem Bild des Frequenzzählers sehen kann.

Nachdem der Controller abgekühlt wurde, sank die Frequenz des internen Oszillators innerhalb weniger Sekunden um einige Prozent ab, so dass die Blinkfrequenz auf 2.201 kHz sank. Dies ist auch durchaus im Einklang mit dem Datenblatt


Atmel mit Kältespray vereist.

Nach einigen Minuten erwärmte sich der Prozessor wieder, und die Frequenz stieg parallel dazu auf den ürsprünglichen Wert an.

Besonders interessierte mich, on durch die Kälte vielleicht die Signalflanken etwas beeinträchtigt werden, aber auch bei tiefen Temperaturen zeigten sich saubere Anstiegs und Abstiegszeiten.


Signal bei kaltem Prozessor, Belastung etwa 10mA am Portpin PB0

Auch wenn dieses einfache Experiment noch keinen wirklich verlässlicher Prüfstein für den harten Praxiseinsatz darstellt, zeigt es doch, dass auch bei extremen Temperaturschwankungen der Prozessor brav seinen Dienst weiter verrichtet und nicht etwa ein sonderbares Verhalten an den Tag legt. In einer echten Schaltung gibt es natürlich noch etliche andere Komponenten, die dann Probleme bereiten würden, etliche Bauteile sind nur für einen Temperaturbereich von 0 bis 70 Grad spezifiziert. Auch muss man dafür sorgen, dass kein Wasser auf der Platine kondensieren kann, sonst wird diese sehr rasch korridieren und die Schaltung fällt aus.

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