Drony na míru

Právo a provoz 9 min čtení

Déšť, mlha a rosa: co vlhkost udělá s dronem

Co vlhkost dělá s konektory, deskou a optikou dronu, čím se liší mlha, déšť a kondenzace — a proč u zakázkových krytů neuvádíme žádné IP číslo.

Miroslav Jaroš · odborná kontrola: ITHOPE

Dron po letu v mlze na dílenském stole — na ramenech a krytu elektroniky sedí drobné kapky, vedle leží odpojený konektor a hadřík.

Vlhkost dron nezničí bleskem, ale pomalu a zevnitř — korozí kontaktů, svodovými proudy na desce a rosou, která se srazí v okamžiku, kdy studený stroj přinesete do tepla. Déšť, mlha a kondenzace jsou tři různé úlohy a řeší se různě. Žádné IP číslo u našich dílů neuvidíte: IP je podle normy IEC 60529 výsledek zkoušky konkrétního krytu, ne vlastnost tvaru, materiálu nebo tisku — a zkoušku krytí neděláme. Co umíme: navrhnout kryt a stříšku, udělat drenáž, promyslet servisní přístup a vysychání. Co neuděláme: poslat neurčený sériový stroj do deště s tím, že to „ten kryt vydrží”.

Vlhkost není jedna úloha, ale tři

„Vydrží to vlhko?” je otázka, na kterou se nedá odpovědět, dokud nevíme, o jaké vlhko jde. Fyzikálně i konstrukčně jsou to tři různé případy.

Vzdušná vlhkost a mlha. Drobné kapky se usazují na všem, kolem čeho proudí vzduch — tedy i uvnitř stroje, protože vrtule protlačí vzduch každou spárou. Mlha nemá skoro žádnou kinetickou energii, takže nikam „nestříká”; zato se dostane všude a nikdy neteče dolů tak ochotně, aby si našla cestu ven. Nejhorší kombinace: mlha plus mráz nad ránem.

Déšť. Kapky mají hmotnost a dopadají směrem, který určuje vítr a náklon stroje. Nad rotujícími vrtulemi navíc vzniká proud vzduchu, který vodu strhává dovnitř otvory, kterými by za klidu nikdy nevešla. Déšť si člověk umí představit dopředu — a právě proto se u něj nejčastěji přeceňuje samotný kryt.

Kondenzace (rosa). Voda, která už uvnitř byla ve formě páry a srazila se na chladném povrchu. Nepřišla zvenčí, žádná spára ji nevpustila a žádné těsnění ji nezastaví.

Co voda uvnitř skutečně dělá

Konektory a kontakty

Nejčastější místo, kde se vlhkost projeví jako první, není deska, ale konektor. Sejde se tam všechno najednou: dva různé kovy, tenká vrstva vody jako elektrolyt a napětí. Vzniká elektrochemická koroze, kontaktní odpor roste a spoj se začne chovat nespolehlivě dřív, než na něm cokoli uvidíte — chvíli funguje, chvíli ne, typicky až za letu při vibracích. Pokud je ve vodě sůl (přímoří, zimní silnice, posyp), děje se to nesrovnatelně rychleji.

Po letu v mokru proto nestačí utřít povrch. Konektory jsou první, co je potřeba zkontrolovat, a zelenavý či matný povlak na kontaktu je důvod ke konci letového dne.

Svodové proudy na desce

Na desce plošných spojů voda nedělá zkrat v tom smyslu, jak si ho člověk představuje. Dělá něco zákeřnějšího: vytvoří tenkou vodivou vrstvu mezi místy, mezi kterými má být izolace. Vznikne svodový proud — malý, ale dost velký na to, aby se posunula hodnota, se kterou počítá měření. Senzor hlásí čísla, která nesedí. Vstup, který má být v klidu, se tváří jako sepnutý. Nic nevybuchne, jen se stroj chová „divně”. A pokud je na desce zbytek tavidla nebo prach, vlhkost ho aktivuje a vodivost je ještě vyšší — proto se elektronika, která má do vlhka, umývá a suší jinak než ta, která má žít v suchu.

Optika, senzory a barometr

Kamera, dálkoměr ani optický senzor nemůžou být hermeticky uzavřené a zároveň vidět. Rosa na vnitřní straně krycího skla znehodnotí záznam stejně spolehlivě jako rozbitý objektiv a nedá se setřít zvenčí. Barometrický senzor zase potřebuje otvor, aby vůbec mohl měřit tlak — a ten otvor je zároveň cesta, kudy dovnitř jde vlhký vzduch. Tady se nedá „utěsnit všechno”; rozhoduje se, kudy stroj dýchá.

Ložiska, spoje a hrany

Motorová ložiska, ocelové šrouby v hliníku a nechráněné hrany karbonu jsou pomalejší, ale jistá cesta. Laminát vodu sám o sobě snáší, ale řezaná hrana a vyvrtaný otvor jsou otevřené vlákno — tudy se vlhkost dostane do pojiva. U tištěných dílů je to podobné: vrstvený díl má z principu mikroskopické kapiláry mezi vrstvami, takže tištěný díl sám o sobě není těsnicí prvek.

Kondenzace: nejzáludnější případ je přechod teplot

Modelová situace, kterou zná každý, kdo létá na podzim. Stroj hodinu létal v chladu, kryt a desky mají teplotu okolo nuly. Přinesete ho do vytopené dílny nebo do auta s topením. Teplý vzduch pojme mnohem víc vodní páry než studený — a v okamžiku, kdy se dotkne studeného povrchu uvnitř stroje, tu páru odevzdá. Uvnitř krytu se objeví voda, aniž by předtím kdykoli pršelo. Stejný jev funguje i obráceně: stroj vyndaný z teplého auta do chladné mlhy orosí objektiv a záznam z prvních minut letu je nepoužitelný.

Z toho plyne poznatek, který zní protiintuitivně: lépe utěsněný kryt může být horší než kryt, který dýchá. Kryt, který není opravdu hermetický (a to prakticky žádný kryt složený ze šroubovaných dílů není), při ochlazení nasaje vlhký vzduch a při ohřevu ho vytlačí. Cyklus se opakuje, vlhkost se uvnitř postupně kumuluje a nemá kudy odejít, protože sami jsme jí cestu ven zavřeli. Řešením není víc těsnění, ale řízené vyrovnání tlaku, drenáž a možnost vyschnout.

Proč u našich dílů neuvidíte žádné IP číslo

IP kód — dvě číslice za písmeny IP — je definován normou IEC 60529 a vzniká zkouškou konkrétního krytu podle přesně popsaného postupu; první číslice se týká vniknutí pevných těles, druhá vody. Klíčové je slovo „zkouškou”: IP není vlastnost materiálu, tvaru, technologie ani značky, ale výsledek měření na jednom konkrétním provedení.

Z toho plyne všechno ostatní:

  • Nedá se odvodit. Kryt navržený „stejně jako” jiný, zkoušený kryt nemá jeho stupeň. Nemá žádný.
  • Nedá se zdědit z materiálu. Neexistuje „vodotěsný filament” ani technologie tisku, ze které by krytí vyplývalo.
  • Nepřenáší se na sestavu. Zkoušený kryt elektroniky neříká nic o stroji s vaším senzorem, kabelem a průchodkou navíc.
  • Neplatí po zásahu. Otevřením, vyvrtáním kabelu nebo výměnou těsnění je zkouška bezpředmětná.

My zkoušku krytí neděláme, a proto žádné IP číslo u našich dílů neuvádíme. Ne proto, že bychom si nevěřili — protože by to bylo tvrzení bez krytí. Kdybychom nějaký stupeň napsali, zákazník by podle něj plánoval provoz, a až by mu stroj v dešti přestal pracovat, ptal by se na zkušební protokol, který neexistuje. Stejnou logiku držíme u nosnosti, doletu i doby letu: co neměříme, to netvrdíme.

A jedna věc, kterou IP neřeší vůbec

Norma IEC 60529 nepovažuje kondenzaci za vniknutí vody — a zkouška se dělá tak, že se rozdíl teploty vzorku a vody drží v úzkém pásmu (uvádí se do 5 °C), právě aby kondenzace do výsledku nepromluvila. To uvádějí i zkušebny, které zkoušky krytí provádějí, například TÜV SÜD.

Prakticky: i kdyby váš stroj měl zkoušený kryt s vysokým stupněm krytí, o rose uvnitř to neříká nic. Kondenzace není únik těsněním, ale konstrukční úloha — drenáž, řízené vyrovnání tlaku a schopnost vyschnout. Přesně ta část, kterou žádné číslo v katalogu nenahradí.

Co s vlhkostí reálně pomáhá

Nic z následujícího není náhrada za zkoušku ani slib odolnosti. Je to seznam opatření, která mají v konstrukci smysl a která umíme navrhnout a vyrobit.

Konformní lakování elektroniky. Ochranná vrstva nanesená na osazenou desku je v elektronice běžný způsob, jak omezit svodové proudy a korozi na spojích. Zmiňujeme ji obecně jako existující postup — na konkrétní desce ji posuzuje ten, kdo ji dělá, protože se musí vyřešit konektory, chlazené součástky a opravitelnost. Zalakovaná deska se hůř opravuje a to je vědomá výměna.

Kryty a stříšky z tištěných dílů. Nejúčinnější opatření je nejjednodušší: nepustit vodu tam, kam nemusí. Stříška nad elektronikou, přesah nad spárou, okapová hrana, odkloněný vstup vzduchu, labyrintový spoj místo přímé škvíry. Tištěný díl je na tohle ideální, protože se přizpůsobí tvaru konkrétního stroje — a zároveň platí, co bylo výš: kryt odklání, netěsní. Jak takový díl vzniká od fotky nebo rozbitého originálu, popisuje stránka zakázkové díly.

A jedno upozornění, které se u krytů podceňuje: co chrání před vodou, často zavře i chlazení. Regulátory a motory potřebují proudění vzduchu a stříška nad nimi jim ho může vzít — kryt se proto navrhuje i s tepelnou rozvahou, jinak se problém s deštěm vymění za problém s přehříváním.

Drenáž. Voda, která se dovnitř dostane (a ona se dostane), musí mít kudy ven sama od sebe, bez rozebírání: otvory v nejnižších místech pro reálnou polohu stroje na zemi, sklon ploch směrem k nim, žádné slepé kapsy s kaluží a promyšlené vedení dutých ramen, aby nefungovala jako zásobník. Drenážní otvor je malý, levný a v návrhu se na něj zapomíná nejčastěji.

Vyrovnání tlaku. Jeden řízený, chráněný otvor, kterým kryt dýchá, je lepší než deset náhodných škvír. Umísťuje se tak, aby jím netekla voda a neucpal ho proud vzduchu od vrtulí.

Servisní přístup a vysychání po letu. Konstrukce má počítat s tím, že se stroj po mokrém letu otevře, prohlédne a nechá vyschnout: sundat kryt bez demontáže půlky stroje, odpojit a prohlédnout konektory, nechat schnout v teple a v proudícím vzduchu (ne horkovzdušnou pistolí), a nenabíjet a neuklízet mokrý akumulátor. Box s vysoušecím sáčkem udělá přes noc víc než jakékoli těsnění.

Volba materiálu a povrchová úprava. Zapouzdřená ložiska, chráněné hrany karbonu, mazivo na závity, průchodky tam, kde kabel prochází hranou. Detaily, které jednotlivě nic neřeší a dohromady posouvají životnost o sezónu.

Kde je naše hranice

Neurčený sériový stroj do deště neposíláme. Když nám napíšete „mám dron X a chci s ním létat v dešti, udělejte mi kryt”, odpověď je ne — i kdybychom ten kryt technicky uměli. Nevíme, jak je stroj utěsněný zevnitř, kudy vede vzduch, kde má senzory a co má v návodu jeho výrobce. Kryt z tiskárny na tom nic nemění.

Nikdy neřekneme „vodotěsný”. Ani „odolný proti mytí”, ani žádné IP číslo, ani „vydrží déšť”. Můžeme popsat, co konkrétní díl dělá — odklání kapky shora, kryje konektor před stříkající vodou z boku, umožňuje odtok. To je popis funkce, ne deklarace krytí.

Změna stroje má i další souvislosti. Přidaný kryt je hmota navíc, změna těžiště a zásah do stroje, který někdo vyrobil a prodal v nějakém provedení. Obecné podmínky provozu bezpilotních letadel patří na ÚCL, ne na naši stránku.

Co naopak umíme dobře: vzít reálný stroj a reálné prostředí a navrhnout k němu díly, které snižují riziko — stříšku, kryt konektoru, průchodku, drenážní vedení, servisně přístupné pouzdro. Jak taková úprava probíhá, je na stránce úprava dronu.

Když už voda do stroje vnikla, je to jiná úloha než prevence. Elektroniku DJI a záruční případy řeší servis výrobce; mechanické následky — poškozený rám, kryty, podvozek nebo držáky — posoudíme z fotek v rámci opravy dronu.

Co nám napsat

Aby mělo smysl cokoli navrhovat, potřebujeme znát prostředí — ne slovo „venku”. Konkrétně:

  • jaká vlhkost — déšť, mlha, rosa nad ránem, mytí stroje po práci, sůl, chemie z postřiku;
  • teplotní scénář — kde stroj startuje a kam se po letu vrací (studený hangár, vytopené auto);
  • typ a model dronu a co už na něm je upraveného;
  • co chcete chránit — konkrétní konektor, senzor, celou elektroniku;
  • jak často se to bude rozebírat — servisní přístup vypadá jinak pro sezónní údržbu a jinak pro každodenní kontrolu.

Popište prostředí, ve kterém stroj pracuje — déšť, mlhu, mytí, sůl — a navrhneme kryt, drenáž a servisní přístup. Pošlete popis do poptávky. Cena podle zadání, nabídka zdarma. A jedno řekneme předem, ať se to nedozvíte až v nabídce: zkoušku IP neděláme a neslibujeme. Když z popisu vyjde, že vaše úloha bez doložené zkoušky nejde, řekneme to rovnou.

Zdroje

vlhkostdéšťkondenzacekrytí IPkryty na dronkorozedrenáž