Ha elektronikáról esik szó, a legtöbben számítógépekre, mobil eszközökre vagy elektromos autókra gondolunk. Azonban elektronika hőmérséklet szimuláció szempontjából az ipari alkalmazások között is találunk szép példákat. Az itt szereplő vezérlő elektronika szervomotorokat irányít, amelyek egy orvosi berendezés páciens asztalát mozgatják. A vezérlő az asztal alatt egy viszonylag kis méretű zárt térben működik és gondosan megtervezett léghűtési rendszerre van szüksége ahhoz, hogy az érzékeny elektronikus egységek hőmérséklete a megengedett maximum alatt maradjon.
Csakhogy ezzel a védőburkolat kialakítással akadt egy kis probléma. Az alábbi videóban megmutatom, hogy a szimuláció milyen problémákat jelzett és azt is elmondom, hogy ezek miért alakultak ki. De ez a videó ennél sokkal többet is ad. Elmondom és megmutatom, hogy ezt a hőtani szimulációt hogyan készítettem el.
Nincs ventilátor, pedig kellene a segítség
Ahogy a videóban is mutatom, a burkolaton két helyen vannak szellőzőnyílások. A felső felületen van a kisebb keresztmetszetű, alul pedig egy nagyobb nyílásokkal rendelkező szellőző található.
Ha a narancs színű 1mm-es vastagságú lemez burkolatot eltávolítjuk, két fő nyomtatott áramkör kerül napvilágra. Különösen a felső nagyobb van jól megpakolva alkatrészekkel és még egy kicsi függőlegesen álló kártya is tartozik hozzá két, a bal oldali képen pirossal színezett mikrocsippel, ami a bal oldali képen alul és középen látható. A jobb oldali képen látható alsó nyomtatott áramkör valamivel kisebb, de több mikrocsip van rajta: egy nagyobb piros színű és sok kisebb szürke színnel jelölt egység.
Igen, a vezérlőben nincs ventilátor, ami segítené a hűtőlevegő áramlását. Lehet, hogy nem fért el, de én inkább arra gyanakszom, hogy túl zajos lenne ehhez az alkalmazáshoz, így a szellőztetést a természetes levegőáramlásnak kell megoldania.
Az a nagy szürke blokk pedig okkal van a vezérlőhöz rögzítve. Alumíniumból készült és segít a felső nyomtatott áramkör bal oldalán lévő hosszú sor diódától elvonni a hőt. Az alumínium tömb szerkezeti merevséget is ad a vezérlőnek és rögzítési pontjai is vannak azért, hogy a gép vázához lehessen csavarozni.
Együttműködő tervezők
Ahhoz, hogy a tervezési folyamat eljusson ebbe az állapotba egy villamosmérnöknek és egy gépészmérnöknek kellett együtt dolgoznia. Ők közösen készítették el az itt látható CAD modellt. Normál esetben a tervezők elküldenék a dokumentációt a valahol az épület egy másik pontján lévő prototípus készítő műhelybe, ahol a vezérlőt megépítenék, elkezdenék tesztelni és ekkor felmerülne egy-két probléma.
De nem ennél a cégnél. A tervezők a CAD modellt elküldték nekünk azért, hogy tudják mit mutat az elektronika hőmérséklet szimuláció, milyen komponens hőmérsékletek várhatók. És a prototípus helyett, ami nemcsak drága, de sokáig is tart megépíteni, a szimuláció sokkal gyorsabban mutatta ki, hogy lenne még mit finomítani a terven és ráadásul a problémákra képes megoldásokat is mutatni.
Ha tetszett az 1. rész, a másodikat itt olvashatod és nézheted meg.
Dr Dúl Róbert