Ingjutning av elektronik, med epoxy

[Markus.Nilsson]

Jag har funderat en del på om jag kan fuktsäkra min EFHW transformator genom att gjuta in den i epoxy, jag har sett att en del elektronik är behandlat på ett liknande sätt. Tyvärr verkar det inte finnas mycket information om vad man ska använda. För att testa köpte jag "Epoxy resin harts" från HXDZFX, kostade ca 200kr för 250ml färdig blandning. Gissningvis är andra märken snarlika i egenskaper.

Detta är en epoxy som verkar användas för ingjutning av konstverk, smycken och annat. Enligt instruktionen som följer med är den kristallklar och ska härda utan några luftbubblor. Härdningen tar cirka 24 timmar. Kemikalierna luktar inte något, och var lätta att blanda. Luftbubblorna påstås försvinna efter en stund.

Jag har gjort mätningar före detta, och gör nya mätningar efter, för att se vilken inverkan detta har på egenskaperna hos transformatorn. Epoxyn borde (åtminstone i teorin) ge bra väderskydd.

I instruktionen står att ytresistansen är 5x1015 ohmm2 och att volymresistansen är 1x1015 ohm3, men jag förstår inte vad det betyder. Temperaturmässigt ska den tåla 90 grader.

 

[Markus.Nilsson]

Bubblorna försvinner efter en stund, och än så länge är epoxyn inte särskilt varm. PLA-plasten som lådan är gjord i riskerar att bli deformerad om det blir för höga temperaturer, men än så långe är det inte något problem.

 

[SM0GLD]

än så länge är epoxyn inte särskilt varm

Det låter ju betryggande.
På jobbet beställde vi mycket små pulstransformatorer ingjutna i epoxy.
Alla kärnorna sprack pga värme och expansion.

 

[SM0UAN]

Jag kan tänka att om man inte har spänningsproblem i luft (pga för korta avstånd mellan delar som har höga spänningar) så bör det inte bli sämre i en ingjutning. Det som skulle kunna påverka, är väl om dielektricitetskonstanten i gjutmaterialet är så annars än i luft, att man får nån typ av kapacitansproblem som kan påverka det hela. Det hela ser rätt fint ut!

Jag drar mig till minnes, att ATC-baliserna på järnvägen, som är komplex elektronik i extremt utsatt miljö, hade sina vitala delar ingjutna i nån form av polyuretan. Den massan hade en gummiartad konsistens och var i princip helt klar. Vet ej om den finns att få tag i för privatpersoner, men effektiv var den.

 

[SM6GXV]

Under några år använde Tektronix en typ av epoxy för att gjuta in
högspänningslindningarna i de transformatorer som användes för att
generera spänningarna till CRT'erna. Tyvärr vad den epoxyn mindre bra eftersom
den visade sig vara hydrofob. Effekten av detta blev att när instrumenten
åldrades fallerade dom pga att skyddkretsar inte gillade effektförlusterna
som blev följden av de fuktfyllda epoxyinbakade lindningarna.

Den som en gång sett (och använt) äldre RIFA MP-kondensatorer
som X- eller Y-kondensatorer vet vad som händer efter att små
sprickor i epoxymassan resulterat i fuktinträngning.

På amerikanska forum för begagnade instrumentsamlare är ordet "RIFA"
det första och sista som alltid nämns när någon ny medlem stolt
anmäler sina loppisfynd. Det handlar inte OM eller NÄR utan ATT
kondensatorerna brinner och röken kommer ut.

De delsystem jag kommit i kontakt med inom bilbranschen använder inte
stelnande ingjutningsmassa. I stället finns halvstelnande "slem"
som har tätande, fuktsäkrande och elastiska egenskaper för att inte
temperaturvariationerna i ett motorrum skall bli en för påfrestande
miljö. Jag minns från tiden då jag kom i kontakt med järnvägsbaliser
att även dessa fylldes med detta "slem".

Själv använder jag alltid kapillerande bitumenbaserad underredsmassa
för att säkra fuktintrång. Trög- eller tunnflytande beroende på
var det skall fuktsäkras. Fördel: Man kan få isär sakerna.
Nackdel: J-gt kletigt när man skall få isär sakerna.

 

[SM6VRL]

Tänk på att Epoxi kan var mkt allergiframkallande ifall man får det på huden. Eftersom det inte luktar ngt till skillnad mot t.ex Polyester och Vinylester är det lätt att tappa respekten för det då Epoxi är farligast av de tre härdplasterna.
För den som yrkesmässigt håller på med Epoxi får man hantera en mängd på 50 gram per år utan att behöva ha genomgått härdplastutbildning.

Rejäla plasthandskar typ diskvantar och heltäckande visir för nyllet gäller.

När materialet har härdat är det inte farligt att vidröra längre. Ifall det skall bearbetas, borra och slipas i så är det helst åtsittande gasmask som gäller.

Undvik att söla med det där i onödan. Kolla efter andra alternativ först…annars är såklart Epoxi ett kanonmaterial som tål allting om man blandat enl. spec vill säga.
Man kan inte som med andra härdplaster laborera med härdarmängd för att få annan öppentid/geltid och härdtid utan blandningsförhållandet är kritiskt och skall följas till punkt och pricka, annars binder inte molekylerna och man får ett klart försvagat material.

Ifall det är kritiskt med bubblorna, det kan ju fastna ngn bubbla nånstans, kan man efter blandning avgasa soppan i vakuumkammare 10minuter eller låta det stå i burken under atmosfärstryck 20minuter innan man häller upp det.

 

[Per Bengtsson SA7PGB]

EFHW lådorna brukar ha lufthål pga av värme , men sedan beror de ju på hur mycket effekt man kör igenom.

 

[SM4FPD]

Jag gjorde några baluner för länge sen utan något som helst skydd.
Ett kretskort som fungerade som mittisolator, en 4C65 kärna lindad med lacktråd, satts fast med buntband.
En sitter fortfarande kvar i min dipol för 5 MHz bandet. efter många år ser den fortfarande fin ut, inte ens regn eller frostis får den att ända uppmätt anpassning från riggen. Utan låda finns ju inget skydd för insekter heller att bygga bo invändigt.
Jag menar att det inte finns något stort behov av så seriöst skydd, med både låda och silikonfyllning.
Med en öppen konstruktion är det oxo lätt att löda loss och ändra lindning och löda tillbaka.
Lödningarna skulle ju kunna vara de som åldras av väder vind och väta. Minns inte men kanske jag sprayade med motorspray från Biltema, som håller länge ute.

Ferriten åldras ju heller inte av UV strålning.....

För köpta baluner och LW-transformatorer kan det finnas ett skäl att genom ingjutning dölja vad som finns i lådan.....

SM4FPD

 

[Markus.Nilsson]

Epoxyn härdade fint över natten, stenhård och glasklar med några få bubblor på toppen. Jag har gjort jämförande mätningar före och efter epoxybehandlingen, med en konstlast på 2420 ohm. Det är en liten skillnad särskilt runt 20-30MHz, men jag vet inte hur stor betydelse den har, X-komponenten blir negativ, vilket den inte blev tidigare.

 

[Markus.Nilsson]

Jag har mätt med en sändare på 1W, dels in i en 50 ohms konstlast, och dels i en 2420 ohm konstlast via HWEF transformatorn. Jag använde ett oscilloskop för mätningen, och fick på så sätt ut verkningsgraden, eller förlusten. Antingen så har jag mätt på ett felaktigt sätt, eller så påverkar Epoxy gjutningen resultatet på ett väldigt negativt sätt. Verkningsgraden var dålig på 80m och katastrof på 11m.

 

[SM0AOM]

Det som går att säga utifrån impedansplottarna är att strökapacitanserna har ändrats p.g.a. epoxihartsets mycket högre dieltal. Detta ger resonansfenomen och lite "berg-och-dalbana".

Däremot verkar inverkan på verkningsgraden väldigt märklig.
Om verkningsgraden sjunkit från 70 till 5% skulle det motsvara en övertransformerad förlustresistans till primärsidan av många 10-tals ohm, vilket är orimligt.

Epoxyingjutning kan inte påverka den magnetiska kretsen och inte heller kärnförluster eller lindningsförluster.

Börja med att undersöka att mätningen är korrekt gjord, skulle i första hand misstänka att extra parallellkapacitanser över lasten är inblandade.

 

[SM0HXO - Sven]

Jag brukar använda limpistol eller våtrums-silicon till att "skaksäkra" komponenter eller täta lock/genomföringar.. - Har ej provat epoxi för att gjuta in komponenter.

/Sven.

 

[SM7EQL]

Det är enligt min mening tveksamt om det finns någon egentlig fördel med att gjuta in elektronik och baluner m m för amatörbruk. Jag har och har haft en hel del elektronik monterad utomhus i div kapslingar utan några som helst problem. Alla har haft dräneringshål i botten. I några kapslingar har spindlar och insekter flyttat in. Gjutmassa är inte helt gratis och det man gjutit in går inte enkelt att återanvända.

I masten har jag några större elkapslingar för korskoppling av koaxialkablar försedda med N-kontakter. Kablarna går in och ut i botten via väl tilltagna öppningar i flänsen, dvs inte via täta förskruvningar. Kontakterna som ursprungligen monterades 1996 är som nya invändigt. Den yttre ytan är något matt men inte korroderad. Några kontakter som fått ett lager Eltape var i absolut nyskick.

Strömdrosslar och baluner lindade på ringferriter har för det mesta monterats på samma sätt i regnskyddande kapslingar med dräneringshål i botten. På senare tid har jag börjat använda Schellack för att blaska över lödningarna på t ex koaxialkontakterna. Det ger ett extra skydd mot krypströmmar och RF-överslag vid ev kondens och fukt på kontaktstiften. I några fall har jag målat över lödningarna på kretskortet också.

Bäst är att själv tillreda Schellack som köps som flingor och blandas med ren sprit. T-sprit går också bra. Flingorna löses i spriten och får stå och dra något dygn eller två. Jag gör en blandning som är något trögflytande och som är mycket enkel att applicera med en liten pensel eller som droppar med en träpinne eller spik. Schellack torkar snabbt och ger ett gott skydd. Användes flitigt förr i tiden, t ex i militär utrustning för både skydd och för att t ex låsa varven på spolar eller hålla ihop kabelhärvor. I en glasburk med tätslutande skruvlock håller blandningen mycket längre. Bra att ha tillhands på arbetsbänken.

Den erfarenhet jag har av ingjutning i Epoxi och andra gjutmassor av RF-elektronik är enbart dålig. På tidigare jobb tillverkade vi bl a antennelektronik för marint bruk med relativt höga impedanser inblandade. Efter ingjutning blev prestandan på några av produkterna helt oacceptabelt dålig beroende på att gjutmassans dielektricitetskonstant påverkade kretsarna och orsakade förluster.

 

[SM0BRF]

Jag har alltid använt fritt hängande FT-240 ferritkärnor med 7-8 varv RG-58 som strömddrosslar till dipoler och andra balanserade antenner. De lackade kärnorna utsätts för sol och regn, men jag kan inte se någon skillnad efter många år.

 

[SM0AOM]

Det finns ingen som helst anledning att gjuta in sådana här transformatorer i epoxi eller något annat om man inte behöver vibrationssäkra dem, eller vill göra dem oåtkomliga för "användarens frätande fingrar".

Fukt har överhuvudtaget ingen inverkan, och så länge
man hindrar vatten från att samlas och frysa genom att använda avrinningshål så blir det inga förbättringar.

 

[SM7EQL]

Samma erfarenheter här. Öppna ferritkärnor utomhus är absolut inga problem. Inte heller emaljerad koppartråd. Det enda som bör skyddas mot direkt väderpåverkan är tennlödningar. De vill gärna korrodera, vittra och krackelera.

 

[Markus.Nilsson]

Jag har gjort en likadan till, för att se om mätningen på verkningsgrad verkligen stämmer, men det gör den troligen inte. Jag upptäckte tre saker.

1: Verkningsgraden blir lika hög med båda, ingjutningen med epoxy påverkar troligen inte verkningsgraden.
2: När oscilloskopet är inkopplat över konstlasten på 2420ohm blir SWR på 20m skyhögt, när det är bortkopplat blir det 1:1

Varför oscilloskopet påverkar förstår jag inte, det är inte några problem att mäta på detta sättet med andra konstlaster. R/X kurvan ser lite annorlunda ut, kanske är det användandet av den tunnare tråden, 0,7mm istället för 1,2mm

 

[SM6GXV]

Se AOM's inlägg en bit upp. Glöm inte att strökapacitanser från probar (även om just dessa brukar vara små) eller direktanslutet in på Y-ingången (brukar vara större) kan ställa till det.

 

[SM7EQL]

Nu när du har tillverkat två likadana transformatorer så kan du koppla ihop dem "rygg mot rygg" och mäta genomgångsdämpningen och sen dividera dämpningstalet med 2. Då får du dämpningen i en sådan transformator. En bra transformator bör visa mellan 0,1...0,5 dB förlust eller så, på det frekvensområde där den är bäst. Lite beroende på utförande och typ.

Du kan också mäta SVF på två ihopkopplade transformatorer genom att terminera den ena 50 ohm porten med en konstbelastning. Om förlusterna i transformatorerna är låga så blir SVF också lågt, typiskt i häradet 1,2:1....1,5:1. I vissa fall något bättre.

En sådan test visar också huruvida transformatorn är bredbandig eller bara fungerar på ett begränsat frekvensområde.

När jag provar sådana här transformatorer så nöjer jag mig med att terminera utgången med en fysiskt liten trimpotentiometer som ansluts med kortaste möjliga ledningslängd och gärna då med breda remsor av kopparplåt. Allt för att minimera oönskad serieinduktans. Genom att justera in trimpotentiometern till bästa SVF på 50 ohm porten och sedan löda av och mäta upp resistansen får man ett kvitto på att/om transformatorn transformerar 50 ohm till den impedans man beräknat för.

 

[SM7EQL]

Varför oscilloskopet påverkar förstår jag inte, det är inte några problem att mäta på detta sättet med andra konstlaster.

Det beror på att proben tillför en oönskad kapacitans över konstbelastningen. Denna påverkan kan minimeras om du använder 10:1 läget på proben men inte helt undvikas. Ju högre impedans du mäter över ju mer påverkar proben.

Transformatorer med höga impedansomsättningtal är allmänt mycket svåra att mäta på. Dina 2420 ohm är en väldigt hög impedans och även om du får låga förluster och bra SVF när du mäter med labinstrument så innebär det inte att transformatorn tillsammans med antenntråden kommer att fungera. Din antenntråd kommer med 100% säkerhet inte att uppvisa några 2420 ohm resistiv impedans någonstans utan istället högst varierande komplexa impedanser beroende på frekvens. Det går att finna längder på antenntråden som är mindre dåliga på ett eller flera frekvensband.

Dock brukar dessa antenner ge impedanser i det området som sändarens inbyggda ATU kan hantera. Det är viktigt att komma ihåg att dessa antenner är kompromisser och att förlusterna kan bli väldigt höga. Enligt min uppfattning oanvändbara för sändning men mycket bra alternativ som en bredbandig mottagarantenn där SVF inte spelar någon större roll.

Man ser ibland rapporter om att SVF är bra över stora delar av frekvensområdet och inte sällan har man då använt en väldigt lång tunn koaxialkabel mellan transformator och sändare. Tilläggsförlusterna pga hög SVF hjälper till att trycka ner topparna så att sändaren ser ett relativt lågt SVF. Dock på bekostnad av att en stor del av sändareffekten omsätts i värme och inte strålas ut via antennen.