Vítejte, dnes je
neděle
22.
prosinec 2024
Odborný časopis a portál zaměřený na vývoj a výrobu elektroniky Vývoj elektronických zařízení již několik let směřuje k miniaturizaci. Zmenšení velikostí součástek a snížení jejich vzájemné vzdálenosti však přináší problémy s odvodem tepla. Součástky se vzájemně tepelně ovlivňují a to může ovlivnit chod celého zařízení.
Zdrojem tepla na deskách plošných spojů mohou být jak samotné součástky, tak také spoje. Dost často se stává, že je návrhář plošných spojů nucen ztenčit spoj z důvodu nedostatečného prostoru. Toto ztenčení může zvýšit elektrický odpor tohoto spoje a tím působit lokálně jako zdroj tepla.
Obr. 1 Díky minimální ostřící vzdálenosti (10 cm) a vysokému rozlišení termokamery je možné spolehlivě měřit teplotu objektů o velikosti 0,3 mm. Je tak možné měřit teplotu i těch nejmenších SMD součástek 0402.
I samotné prokovy mezi jednotlivými vrstvami plošného spoje mohou být při průchodu elektrického proudu zdrojem tepla. Průchod elektrického proudu elektronickou součástkou zpravidla způsobuje její zahřívání. V různých režimech provozu zařízení může být zahřátí různé. Mění se podle aktuálního zatížení, taktovacího kmitočtu a podobně.
Například výkonové součástky ve spínaných zdrojích mohou zahřívat elektrolytické kondenzátory. Pokud je tento typ kondenzátorů po delší dobu zahříván, dochází k jejich vysychání a tím ke snížení jejich kapacity, což vede ke snížení životnosti celého zařízení. Aby se tomuto jevu zabránilo, je opět nutné sledovat přenos tepla z výkonových součástek do okolí. Snížení vzdáleností a rozměrů součástek snižuje možnost odvádění tepla do okolí.
Mikrokontroléry nebo mikroprocesory mohou své teplo předávat do součástek v analogové části vstupních obvodů. To může v některých případech ovlivnit vstupní hodnoty.
Předmětem vývoje může být například moderní termostat do domácnosti. Jak už to tak bývá, moderní doba vyžaduje, aby takové zařízení mělo svůj vlastní podsvětlený grafický displej. V termostatu je vždy teplotní, nebo dokonce i vlhkostní čidlo. Toto čidlo může být ovlivňováno teplem, které produkuje budič displeje a podsvětlení. To nepochybně ovlivní naměřené hodnoty teploty. Samozřejmě pro různé úrovně podsvětlení bude ovlivnění různé. Při vývoji je tak vhodné rychle a hlavně bezkontaktně sledovat šíření tepla napříč elektronickým zařízením. Tímto způsobem mohou být naměřeny korekční křivky a následně se můžou zlepšit výstupní hodnoty. Termostat tak bude spínat kotel podle teplot v místnosti a ne podle kombinace teploty v místnosti a úrovně podsvětlení svého displeje.
Termokamery testo mohou velice snadno kontrolovat rozložení teplot na všech součástkách najednou. Princip měření teploty je založen na snímání infračerveného záření, ze kterého je vypočtena povrchová teplota. Termokamera testo 890 má rozlišení detektoru 640×480 pixelů. Díky minimální ostřící vzdálenosti 10 cm může tato termokamera velice snadno analyzovat rozložení teplot na součástkách o velikosti 0,3 mm. To tedy umožňuje měření teplot i na SMD součástkách o velikosti 0402.
Při analýze teplotních procesů během testů nového výrobku je velice výhodná funkce plně radiometrického videoměření. Tato funkce je především vhodná pro rychle se měnící děje. Spuštěním záznamu se ukládá do připojeného počítače plně radiometrické video. Plně radiometrické video znamená, že je uložena hodnota teploty pro každý pixel v každém snímku videa. Tvorba plně radiometrického videa umožňuje také grafického nebo tabulkového záznamu hodnot teploty v čase opět pro libovolný pixel.
Obr. 2 Záznam plně radiometrického videoměření probíhá do připojeného PC. V počítači je možné zvolit libovolný pixel (pixely) a zaznamenávat jeho (jejich) teplotu v čase.
Při dlouhodobějším měření je snímání rozložení teplot v reálném čase nepraktické. Video je příliš dlouhé a jeho sledování a analyzování složitější. Proto je termokamera testo 890 vybavena také funkcí záznamníku. Funkce spočívá v tom, že je nastaven krok měření, přičemž termokamera pořizuje snímky v pravidelných intervalech v nastaveném kroku měření. Start záznamu lze provést manuálně, nebo může začít automaticky například po překročení nastavené hraniční teploty.
Nedílnou součástí termokamery je také vyhodnocovací software. Umožňuje pořizování termografického videa a analýzu termogramů, které byly termokamerou vyfoceny. Program například umožňuje analyzování libovolných bodů. Je možné lokálně změnit emisivitu od jednotlivých pixelů až po oblasti snímku, nalézt maximální nebo minimální hodnoty teploty, provést teplotní řezy nebo vytvořit histogram. Všechna tato nastavení mohou být kopírována na ostatní snímky. Vyhodnocovací SW umožňuje spojit reálný snímek s termogramem a vytvořit tak překrytý snímek TwinPix. Reálný snímek pro TwinPix může být pořízen termokamerou nebo libovolným digitálním fotoaparátem.
Firma Testo AG se sídlem v německém Schwarzwaldu je jedním z předních výrobců přenosné a stacionární měřicí techniky ve světě. Podnik vyrábějící špičková technická zařízení nabízí řešení mimo jiné pro techniku klimatu a životního prostředí, průmyslové aplikace, měření emisí, pro kontrolu kvality potravin a pro stavebnictví. Firma ročně investuje okolo 15 % svého obratu do výzkumu a vývoje a věnuje tak nadprůměrné investice do technologií orientovaných na budoucnost. Podnik je na celém světě zastoupen 30 dceřinými firmami a více než 80 zastoupeními a má celosvětově okolo 2100 zaměstnanců.
