Individuelles PCB-Design für Wasserversorger
Elektronik für Wasserversorger fällt auf eine Weise aus, die Laborprototypen nie zeigen: Kondensation unter der Schutzlackierung, Eindringen von Wasser an einer Kabelverschraubung vorbei oder eine galvanische Masseschleife zwischen einem vergrabenen Sensor und einer versorgten Messplatine. Wir entwerfen tauchfähige und nasstaugliche Leiterplatten von der Verguss- und Dichtstrategie nach innen, sodass die Platine für den Schacht, Brunnen oder Sumpf gebaut ist, in dem sie tatsächlich leben wird.
Challenges specific to Water Utilities
Kondensation zerstört versiegelte Platinen
Ein nominell wasserdichtes Gehäuse atmet mit den Tag-Nacht-Temperaturschwankungen, zieht feuchte Luft ein und kondensiert Wasser direkt auf der Leiterplatte, obwohl nichts undicht war.
Kabelverschraubungen sind der wahre Leckpfad
Die Platinen überleben, aber die Kabeleinführungen nicht: Wasser kriecht entlang der Litzenadern an der Verschraubung vorbei und wandert entlang des Drahtes selbst in das Gehäuse.
Masseschleifen korrodieren vergrabene Sensoren
Wenige Millivolt Potenzial zwischen der Masse einer Messplatine und einer getauchten Sonde treiben galvanischen Strom, der die Sensorelektrode zerfrisst und die Messwerte über Monate verfälscht.
Druck zerquetscht vergossene Module
Tiefbrunnen- und Reservoir-Einsätze erleben statischen Staudruck, der Hohlräume in billigem Verguss verformt, Lötstellen bricht und Schutzlackierungen unter zyklischer Last delaminiert.
4-20mA-Schleifen fangen Pumpenstörungen auf
Lange Sensorleitungen in der Nähe VFD-gesteuerter Pumpen koppeln Gleichtaktstörungen ein, die Füllstands- und Durchflussmesswerte verfälschen, sofern das analoge Frontend nicht galvanisch isoliert ist.
Chlor und Biofilm greifen Kupfer an
Restchlor, H2S-Ausgasung in Sümpfen und Biofilm schaffen ein korrosives Mikroklima, das Pads ablöst und innerhalb einer Saison Dendriten über freiliegendem Kupfer wachsen lässt.
How GizanTech solves them
- Zweikomponenten-Epoxidverguss mit Hohlraumkontrolle. Wir spezifizieren vakuumentgasten Zweikomponenten-Epoxid- oder Polyurethanverguss, abgestimmt auf die thermische Last der Platine, und beseitigen Hohlräume, sodass Kondensation keine Fläche zum Bilden findet und Lötstellen keinen Staudruck tragen.
- IP68-Versiegelung und Sperre an der Verschraubung. Wir entwickeln nach IP68 mit Vergussbarrieren an der Kabeleinführung und einzeln versiegelten Adern, sodass selbst kriechendes Wasser entlang einer Kabelader an einer Epoxidsperre stoppt, bevor es spannungsführendes Kupfer erreicht.
- Galvanische Trennung der Sensor-Frontends. Getauchte Sonden erhalten isolierte ADC-Frontends mit isoliertem DC-DC und digitalen Isolatoren, was den Gleichstrompfad unterbricht, der Elektrodenkorrosion treibt, und pumpenseitige Gleichtaktstörungen unterdrückt.
- Drucktoleranter Lagenaufbau und Lötstellendesign. Wir verwenden dickeres Kupfer, Tropfen-Pads und nachgiebige Bauteilplatzierung, sodass vergossene Baugruppen zyklischen Staudruck bis zur Nenntiefe ohne Lötstellenbruch oder Lackdelamination tolerieren.
- Isolierte 4-20mA- / RS-485-Schleifenschnittstellen. Industrielle Schleifen- und Busschnittstellen sind isoliert und überspannungsgeschützt nach IEC 61000-4-5, sodass VFD-Störungen und lange vergrabene Leitungen die Füllstands-, Durchfluss- oder Drucktelemetrie nicht verfälschen.
- Korrosionsgehärtete Oberflächen und Beschichtungen. Wir spezifizieren ENIG-Oberfläche, No-Clean-Bestückung und Parylene- oder Acryl-Schutzlack unter dem Verguss, um Chlor, H2S und biofilmgetriebenem Dendritenwachstum in nassen Schächten zu widerstehen.
| Design-Regel | Zielwert | Fehlermodus im Wassereinsatz | Design-Maßnahme |
|---|---|---|---|
| Verguss / Verkapselung | Hohlraumfreier Zweikomponenten-Epoxid, vollständige Platinenfüllung | Hohlräume schließen Luft ein, kondensieren Wasser und brechen dann Lötstellen unter Thermozyklen | Verguss vakuumentgasen; CTE an Platine anpassen; auf vollständige Verkapselung auslegen |
| IP68-Versiegelung | IP68, >=1m / 24h Eintauchung | Kabelverschraubungen und Nähte lassen Wasser ein, das der Atemdruck hineinzieht | Vergossene Kabeleinführungssperre, gedichtete Nähte, einzeln versiegelte Adern |
| Drucktoleranz | Bemessen für Einsatzhöhe (z. B. 3 bar / 30m Brunnen) | Statischer Druck verformt Vergusshohlräume, bricht Lot, delaminiert Beschichtung | Dickeres Kupfer, Tropfen-Pads, nachgiebige Platzierung, hohlraumfreie Füllung |
| Sensor-Frontend-Isolierung | Galvanische Trennung >=1.5kV, isoliertes DC-DC | Gleichtakt-Pumpen-/VFD-Störungen und DC-Offset verfälschen Analogwerte | Isolierter ADC + digitale Isolatoren + isolierte Versorgung auf der Sondenschiene |
| Masseschleifen-Kontrolle | Sternpunktmasse, <5mV Sonde-zu-Platine-Offset | Galvanischer Strom korrodiert vergrabene Elektroden und verfälscht Telemetrie | DC-Pfad mit Isolation unterbrechen; Sternpunkterde; keine geteilte Analogrückführung |
| Überspannung / EMV | IEC 61000-4-5 Überspannung, IEC 61000-4-2 ESD | Pumpenschaltstöße und Blitz auf langen vergrabenen Leitungen zerstören Eingänge | TVS + Gasableiter an Schleifen-/Buseingängen; isolierte, abgesicherte Schnittstellen |
Custom PCB Design for other industries
Frequently asked questions
Können Sie eine Platine entwerfen, die ein vollständiges Eintauchen in einen Brunnen übersteht?
Ja. Wir entwerfen vergossene, IP68-bemessene Baugruppen, validiert für den statischen Staudruck Ihrer Einsatztiefe, mit Kabeleinführungssperren, damit Wasser nicht entlang der Leiteradern hineinkriechen kann.
Wie verhindern Sie Kondensation in einem versiegelten Wasserzählergehäuse?
Wir beseitigen den Luftspalt mit hohlraumfreiem Verguss, sodass es keine innere Fläche gibt, auf der Wasser kondensieren kann, und wo Belüftung erforderlich ist, spezifizieren wir hydrophobe atmungsaktive Membranen.
Warum korrodieren und driften meine vergrabenen Füllstandssensoren?
Fast immer eine Masseschleife. Wir isolieren das Sensor-Frontend, sodass kein galvanischer Gleichstrom zwischen Sonde und Platine fließt, was die Elektrodenkorrosion und die dadurch verursachte langsame Messwertdrift stoppt.
Beherrschen Sie 4-20mA- und RS-485-Schnittstellen für die SCADA-Integration?
Ja. Wir entwerfen isolierte, überspannungsgeschützte 4-20mA-, RS-485- und Modbus-Schnittstellen nach IEC 61000-4-5, sodass Pumpen-VFD-Störungen und lange Leitungen die Telemetrie zu Ihrem SCADA nicht verfälschen.
Welchen Schutzlack verwenden Sie für chlorierte und H2S-Umgebungen?
Wir spezifizieren typischerweise Parylene- oder Acryl-Schutzlack unter vollständigem Verguss, mit ENIG-Oberflächen und No-Clean-Bestückung, um Chlor, H2S und biofilmgetriebenem Dendritenwachstum zu widerstehen.