高感度雨センサー（失敗編）イオンマイグレーション
このエントリの続編です。 macrochelys99.hatenablog.jp
雨センサー届いたけどイオンマイグレーションぽい絶縁不良が発生して、電極は金メッキじゃないとダメかという話。
雨センサーの基板が届きました
4/15 早朝に注文
4/23 午後４時半頃 完成・出荷したよとメールが届く
4/23 午後５時頃 DHLから携帯に「4/24 に配達するよ」とSMSが届く
当日不在のため 4/26 夕方に届けてもらうよう SMSに書かれていたURLから配達日変更を依頼。
4/26 受け取り
配達日変更の依頼をしなければ、実質翌日配達。しかも出荷は午後４時過ぎ。DHLスゲー！
センサー面のハンダレベラーで一面ギラギラです。
別の基板も一緒に頼んでいました。DHLは送料が高いですが、複数の基板をまとめてしまえば割安になりますね。
基板チェック
断線や短絡はありませんでした。
ヒーターの抵抗を測定したら 19Ω ぐらい。構想編の記事で「計算上は 20Ω」と書きましたが、予想以上に一致していますね。しかし、10枚全数測定したところ、16Ω とか 24Ω なんてのも混じっていました。
ヒーターに 5V を印加すると、電流は 0.25A。触るとほんのり暖かく、ちょっと体温が高い人の手を握ってる感じでしょうか。ヒーターは期待通りです。
0.25mm幅のパターンの中心を 0.2mm のレジスト抜きとハンダレベラーをしてあります。精度よく出来上がっていると思います。写真では光の具合で黒くなっていますが、ハンダでギラギラしています。
水滴を落として検出具合をみる
コンパレータ基板のアナログ出力は、ほぼ電源電圧。
ちなみに、コンパレータ基板のアナログ出力は、電源電圧を 10kΩの抵抗と雨センサーで分圧しているだけです。
出典：HiLetgo® 5個セット LM393 雨滴センサー 天気モニターセンサー ニッケル プレート3.3-5V [並行輸入品]
水滴をポタっと１滴落とすと電圧が半分ぐらいになりました。雨センサーの抵抗値が 10kΩぐらいになったということですね。
あれ？ なんか泡立ってきました。 電圧かかってますから、水滴が電気分解されているんでしょう。
泡がかなり増えてきました。赤丸で囲んだ４つの白い光はカメラに内臓された照明が水滴に写り込んでいるだけです。
カメラはUSBでつなぐやつです。添付のソフトの xploview が便利です。インターバル撮影や動画も撮れますし、ロジクールなどの普通のUSBカメラでも使えます。
SIGTHTRON USB顕微鏡 倍率60・250倍 ナノキャプチャー(nano.capture) SP725S
なんかおかしい
しばらくすると、コンパレータ基板の出力電圧が 0.3V とかになってるんですよ。これって雨センサーの抵抗値が 約640Ω。そんなに下がりますかね？
なんか白いブヨブヨしたのがいっぱい沸いてる。中央の丸いのは気泡。
拭き取った後はこんな感じ。１本置きに色が変わってますね。電気分解に例えるなら、陽極側の電極が変化している感じです。
何がおきたのか確認するために、微小な水滴を落として観察してみます。さっきと同じように、気泡とモヤが沸いてきます。
2本の電極の間を、植物の根のような形状の何かがぶら下がっています。これは、イオンマイグレーションとか言うやつではないでしょうか。
イオンマイグレーション
産業界でもこれで故障が出るようです。
基板上のコネクターに、電源・GND・信号線・GND・信号線・GND..... のような並びで狭ピッチの端子が存在する。
↓
気温など環境の変化で基板が結露する。
↓
電源-GND間や、HIGHが出続ける信号線-GND間が水滴でつながる。
↓
電流が流れて金属がイオンとなって析出、やがて短絡する。
わかりやすいショートではなく、中途半端に抵抗値を持っているので不良原因の特定に時間がかかる。
市販の粗いセンサーはどうなの？
通電前
1分後
2分後
約1時間放置してたら乾燥してた
左端あたりをさらに拡大
電極が茶色くなっているし、これ腐食してますね。テスターで抵抗測ると 100MΩ以上あるけど時間の問題のような気がします。
でも市場にはこれが出回っているわけだし、不具合出ていないのでしょうか？外だと雨で流れるし風で乾燥しやすいから問題になりにくいとか？
じゃぁどうする
ハンダレベラーじゃなくて金メッキか？
$4.9 → $29.9
高いよ。10枚の価格だし安いんだけど、デフレに慣れちゃったからやっぱ高い。
