Szybka charakterystyka termiczna Twojego projektu
Oszczędź czas i zmniejsz koszty podczas opracowywania produktu
Dlaczego potrzebujesz szybkiej charakterystyki termicznej?
Proces charakterystyki termicznej jest często rygorystycznym i żmudnym zadaniem. Obejmuje konfigurację okablowania wielu punktów temperaturowych i pomiar innych sygnałów jak napięcie, prąd, rezystancja i inne. Aby dokładnie scharakteryzować prototypowy produkt, musisz mieć wystarczające dane pomiarowe. Bardzo często proces trzeba powtarzać wielokrotnie, aż do zakończenia etapu rozwoju produktu.
Znaczenie charakterystyki termicznej i testowania
Wpływ na biznes niepełnej lub niedokładnej charakterystyki projektu jest większy, niż zdaje sobie sprawę wielu menedżerów ds. Badań i rozwoju (B + R). Na przykład koszt naprawy błędów po wydaniu jest co najmniej kilkakrotnie wyższy niż podczas cyklu projektowania. Defekt wykryty podczas cyklu rozwoju produktu może spowodować poślizg w harmonogramie, co skutkuje dodatkowymi kosztami związanymi z zasobami i materiałami prototypowymi.
Praktyczne kroki które możesz podjąć, aby przyspieszyć ten proces
Szybka charakterystyka termiczna nie może odbyć się kosztem dokładności pomiarów. Postępuj zgodnie z odpowiednimi procedurami podczas charakteryzacji termicznej, używaj odpowiednich narzędzi i przyrządów testowych, aby uzyskać szybką charakterystykę termiczną i wiarygodne, dokładne wyniki.
1. Dokładnie przewiduj temperatury pracy swoich komponentów elektronicznych
Podczas projektowania złożonych produktów elektronicznych zaleca się wykonanie symulacji oprogramowania CAD w celu przewidzenia temperatur roboczych komponentów. Istnieje wiele interakcji przepływu ciepła między komponentami i chcesz upewnić się, że w Twoim produkcie zaprojektowano wystarczającą liczbę wylotów ciepła.
Rozwiązania w zakresie wylotu ciepła obejmują przewodzące rury cieplne, wentylatory lub przewodzące żebra odprowadzające ciepło.
Istnieją narzędzia komputerowe, które dokładnie symulują dynamikę przepływu ciepła. Rysunek 1 przedstawia przykład termicznego przepływu powietrza w obudowie produktu.
Rysunek 1 Obudowa produktu z symulacją termicznego przepływu powietrza
Zrozumienie ogólnej dynamiki przepływu ciepła pomaga zaprojektować lepszy produkt i uniknąć niespodzianek w fazie rozwoju. Kłopotliwe problemy termiczne mogą czasami prowadzić do opóźnień w projekcie lub nawet przesunąć projekt z powrotem do początkowego etapu projektowania.
2. Podgląd pracy zespołu elektronicznego
W większości przypadków dzięki precyzyjnym narzędziom do symulacji oprogramowania i wiedzy projektowej wiesz, który komponent monitorować przez dłuższy czas. Przydatne jest również wykonanie szybkiego podglądu całego systemu podczas pracy. Możesz szybko potwierdzić przewidywane hotspoty, aby zobaczyć, jak termicznie wpływają na otoczenie i zeskanować, aby określić skuteczność rozwiązań rozpraszających ciepło.
Rysunek 2 przedstawia zdjęcie układu elektronicznego (u góry po lewej), zdjęcie termowizyjne tego samego układu oraz powiększony obraz termowizyjny głównego źródła ciepła.
Podgląd termowizyjny pomaga zaoszczędzić czas przed skonfigurowaniem systemu akwizycji danych danych (DAQ) w celu monitorowania punktów temperatury przez dłuższy czas.
Rysunek 2: Użyj termowizji, aby szybko sprawdzić główne źródła ciepła
Termowizja szybko identyfikuje kluczowe punkty, a nawet wykonuje bezwzględne pomiary temperatury. Jednak w większości przypadków dokładność może nie być wystarczająco dobra do charakterystyki termicznej produktu. Przyjrzyjmy się teraz rejestrowaniu danych termicznych za pomocą DAQ
3. Szybka akwizycja danych z pomiarów temperaturowych
Akwizycja danych z pomiarów temperaturowych jest kluczowym krokiem w procesie charakterystyki termicznej. Należy jednocześnie zarejestrować wiele punktów temperatury i pomiary elektryczne czy mechaniczne system. Być może będziesz musiał:
Wybierz odpowiednie moduły DAQ i czujniki.
Moduły multiplexerowe zapewniają dużą szybkość skanowania. Multipleksery z przełącznikami półprzewodnikowymi są zwykle 2X szybsze niż multipleksery z przełącznikami kontaktronowymi i około 10X szybsze niż multipleksery z przełącznikami mechanicznymi. Istnieje jednak kompromis między szybkością przełączania, a zakresami napięcia pomiarowego.
Do wyboru masz trzy typy czujników temperatury: termopara, termistor i rezystancyjny czujnik temperatury (RTD). Krótko mówiąc, wybierz czujnik termoparę ze względu na jej wytrzymałość i szeroki zakresów temperatur, czujnik termistorowy ze względu na jego wysoką czułość i szybką reakcję oraz czujnik RTD ze względu na jego stabilność i wysoką dokładność.
Optymalizuj ustawienia sprzętu pomiarowego
Istnieje wiele sposobów optymalizacji sprzętu w celu uzyskania szybkich i wydajnych pomiarów. System DAQ można skonfigurować tak, aby uwzględniał kilka czynników, aby:
• Zmniejszyć obciążenie systemu; wyłącz niepotrzebne funkcje, takie jak wyświetlanie i monitorowanie usług
• Wybierz odpowiednią rozdzielczość pomiaru; wyższa rozdzielczość wymaga dłuższego czasu przetwarzania, co wpływa na szybkość
• Wybierz odpowiedni zakres pomiarowy, który spełnia Twoje wymagania, zamiast uruchamiania automatycznego zakresu
• Wybierz najlepsze ustawienie pomiaru do uśredniania
• Znajdź sposoby na zmniejszenie liczby transakcji związanych z kodem i algorytmami
Praktyczne kroki w celu poprawy wydajności i szybkości testów
Planując zadania związane z charakterystyką termiczną, należy przyjrzeć się całemu procesowi od początku do końca, aby zapewnić wydajność i szybkość testów. Aby uzyskać spójne wyniki, konieczne jest zautomatyzowanie powtarzalnej pracy.
• Wybierz najlepszy typ czujnika, zakres pomiarowy i rozdzielczość. Używaj skalowania skalowania oraz limitów Pass/Fail. Proces ten jest prosty dzięki przyjaznemu dla użytkownika przewodnikowi po oprogramowaniu wbudowanemu w nowoczesne aplikacje DAQ lub PC.
• Automatyzuj i rejestruj swoje testy. Dostępne oprogramowanie pozwoli Ci w pełni zautomatyzować testy.
• Uprość analizę danych i generowanie raportów dzięki wbudowanej matematyce dostępnej w nowoczesnych DAQ i oprogramowaniu.
Zalety dla aplikacji
Szybka charakterystyka termiczna pomaga zapewnić wstępną analizę i wgląd w prototyp, skraca czas rozwiązywania problemów co daje więcej możliwości wykonania większej liczby testów. Zbadajmy korzyści wynikające z szybkiej charakterystyki termicznej i w określonych obszarach.
Oto przykład potrzeby szybkiej charakteryzacji na etapie rozwoju produktu.
Musisz dotrzymać harmonogramu charakteryzacji prototypów. Zazwyczaj konieczne jest wykonywanie testów iteracyjnych dla wielu cykli prototypów: rozwiązywanie problemów, modyfikowanie wydajności, ocena funkcji przyrostowych i ocena funkcji dodawanych w różnych cyklach prototypów.
Nowy DAQ970A i jego oprogramowanie aplikacyjne BenchVue DAQ, pomaga skrócić czas testu dzięki możliwości kopiowania ustawień konfiguracyjnych oraz zapisywaniu i wczytywaniu konfiguracji.
Rysunek 3: Panel konfiguracji oprogramowania BenchVue DAQ firmy Keysight
DAQ970A firmy Keysight oferuje oprogramowanie TestFlow BenchVue (patrz Rysunek 4), które może wykonywać proste testy automatyzacji, zapętlać i mierzyć wiele sygnałów w dziedzine czasu, gromadzić nieprzetworzone dane i eksportować je do Excela lub MATLABa w celu dalszego przetwarzania. Plik można wykorzystać do sformułowania i zweryfikowania algorytmu korekcji błędów.
Rysunek 4: Oprogramowanie Keysight's BenchVue Test Flow; automatyzacja testów bez skomplikowanego programowania
Nowy DAQ970A posiada przydatne funkcje takie jak monitorowanie trendów i narzędzia statystyczne do monitorowania w czasie rzeczywistym podczas zbierania danych.
Rysunek 5: Wykres trendu wyświetla informacje statystyczne podczas monitorowania przechwyconych danych
Rysunek 6: Wykresy histogramu podczas pomiarów za pomocą DAQ970A
Wnioski
Szybka charakterystyka termiczna i testowanie zapewniają szybki i jakościowy wgląd w charakterystykę produktów, możliwość rozwiązywania problemów i dostrajania wydajności, a także możliwość wykonywania większej liczby testów.
Przed wykonaniem pomiarów przeprowadź modelowanie predykcyjne rozkładu temperatury w swoim produkcie. Wielu projektantów produktów wykorzystuje w tym celu symulacje oprogramowania przepływu ciepła. Wykonywanie kompleksowej charakterystyki termicznej w 20 do 40 punktach temperatury jest czasochłonne. Możesz użyć termowizji do potwierdzenia wrażliwych miejsc przed wykonaniem dokładnych przewodowych pomiarów temperatury.
Używając DAQ do szeroko zakrojonych przewodowych pomiarów temperatury, ważne jest, aby wybrać odpowiedni moduł multipleksera wejściowego i czujniki, aby zapewnić dokładność pomiaru i wymagania dotyczące szybkości. Upewnij się, że wszystkie ustawienia pomiarów są optymalne do szybkiego i wydajnego testowania.
Nowoczesne systemy DAQ są teraz wystarczająco wszechstronne, aby zaspokoić wszystkie potrzeby aplikacji, niezależnie od tego, czy obejmują weryfikację lub walidację projektu, opracowanie algorytmu korekcji błędów, czy poprawę jakości i niezawodności produktu.
Aby dowiedzieć się więcej o nowoczesnym DAQ970A firmy Keysight oraz wszystkich jego modułach i akcesoriach, odwiedź naszą witrynę internetową pod adresem amt.pl/pl/prt/DAQ979A lub www.keysight.com/find/DAQ970A
Dlaczego potrzebujesz szybkiej charakterystyki termicznej?
Proces charakterystyki termicznej jest często rygorystycznym i żmudnym zadaniem. Obejmuje konfigurację okablowania wielu punktów temperaturowych i pomiar innych sygnałów jak napięcie, prąd, rezystancja i inne. Aby dokładnie scharakteryzować prototypowy produkt, musisz mieć wystarczające dane pomiarowe. Bardzo często proces trzeba powtarzać wielokrotnie, aż do zakończenia etapu rozwoju produktu.
Znaczenie charakterystyki termicznej i testowania
Wpływ na biznes niepełnej lub niedokładnej charakterystyki projektu jest większy, niż zdaje sobie sprawę wielu menedżerów ds. Badań i rozwoju (B + R). Na przykład koszt naprawy błędów po wydaniu jest co najmniej kilkakrotnie wyższy niż podczas cyklu projektowania. Defekt wykryty podczas cyklu rozwoju produktu może spowodować poślizg w harmonogramie, co skutkuje dodatkowymi kosztami związanymi z zasobami i materiałami prototypowymi.
Praktyczne kroki które możesz podjąć, aby przyspieszyć ten proces
Szybka charakterystyka termiczna nie może odbyć się kosztem dokładności pomiarów. Postępuj zgodnie z odpowiednimi procedurami podczas charakteryzacji termicznej, używaj odpowiednich narzędzi i przyrządów testowych, aby uzyskać szybką charakterystykę termiczną i wiarygodne, dokładne wyniki.
1. Dokładnie przewiduj temperatury pracy swoich komponentów elektronicznych
Podczas projektowania złożonych produktów elektronicznych zaleca się wykonanie symulacji oprogramowania CAD w celu przewidzenia temperatur roboczych komponentów. Istnieje wiele interakcji przepływu ciepła między komponentami i chcesz upewnić się, że w Twoim produkcie zaprojektowano wystarczającą liczbę wylotów ciepła.
Rozwiązania w zakresie wylotu ciepła obejmują przewodzące rury cieplne, wentylatory lub przewodzące żebra odprowadzające ciepło.
Istnieją narzędzia komputerowe, które dokładnie symulują dynamikę przepływu ciepła. Rysunek 1 przedstawia przykład termicznego przepływu powietrza w obudowie produktu.
Rysunek 1 Obudowa produktu z symulacją termicznego przepływu powietrza
Zrozumienie ogólnej dynamiki przepływu ciepła pomaga zaprojektować lepszy produkt i uniknąć niespodzianek w fazie rozwoju. Kłopotliwe problemy termiczne mogą czasami prowadzić do opóźnień w projekcie lub nawet przesunąć projekt z powrotem do początkowego etapu projektowania.
2. Podgląd pracy zespołu elektronicznego
W większości przypadków dzięki precyzyjnym narzędziom do symulacji oprogramowania i wiedzy projektowej wiesz, który komponent monitorować przez dłuższy czas. Przydatne jest również wykonanie szybkiego podglądu całego systemu podczas pracy. Możesz szybko potwierdzić przewidywane hotspoty, aby zobaczyć, jak termicznie wpływają na otoczenie i zeskanować, aby określić skuteczność rozwiązań rozpraszających ciepło.
Rysunek 2 przedstawia zdjęcie układu elektronicznego (u góry po lewej), zdjęcie termowizyjne tego samego układu oraz powiększony obraz termowizyjny głównego źródła ciepła.
Podgląd termowizyjny pomaga zaoszczędzić czas przed skonfigurowaniem systemu akwizycji danych danych (DAQ) w celu monitorowania punktów temperatury przez dłuższy czas.
Rysunek 2: Użyj termowizji, aby szybko sprawdzić główne źródła ciepła
Termowizja szybko identyfikuje kluczowe punkty, a nawet wykonuje bezwzględne pomiary temperatury. Jednak w większości przypadków dokładność może nie być wystarczająco dobra do charakterystyki termicznej produktu. Przyjrzyjmy się teraz rejestrowaniu danych termicznych za pomocą DAQ
3. Szybka akwizycja danych z pomiarów temperaturowych
Akwizycja danych z pomiarów temperaturowych jest kluczowym krokiem w procesie charakterystyki termicznej. Należy jednocześnie zarejestrować wiele punktów temperatury i pomiary elektryczne czy mechaniczne system. Być może będziesz musiał:
- Uchwycić wiele punktów temperatury w różnych miejscach Twojego prototypu
- Przechwycić dane z wielu prototypów w celu uzyskania odpowiedniej statystycznej wielkości próbki
- Uruchomić wiele cykli prototypu, aż produkt zostanie w pełni scharakteryzowany, a projekt skończony
- Mierzyć wiele innych typów sygnałów jak napięcie, prąd, rezystancja lub częstotliwość
- Zbieranie danych pomiarowych w określonym czasie lub wymaganym cyklu temperatury otoczenia
Wybierz odpowiednie moduły DAQ i czujniki.
Moduły multiplexerowe zapewniają dużą szybkość skanowania. Multipleksery z przełącznikami półprzewodnikowymi są zwykle 2X szybsze niż multipleksery z przełącznikami kontaktronowymi i około 10X szybsze niż multipleksery z przełącznikami mechanicznymi. Istnieje jednak kompromis między szybkością przełączania, a zakresami napięcia pomiarowego.
Do wyboru masz trzy typy czujników temperatury: termopara, termistor i rezystancyjny czujnik temperatury (RTD). Krótko mówiąc, wybierz czujnik termoparę ze względu na jej wytrzymałość i szeroki zakresów temperatur, czujnik termistorowy ze względu na jego wysoką czułość i szybką reakcję oraz czujnik RTD ze względu na jego stabilność i wysoką dokładność.
Optymalizuj ustawienia sprzętu pomiarowego
Istnieje wiele sposobów optymalizacji sprzętu w celu uzyskania szybkich i wydajnych pomiarów. System DAQ można skonfigurować tak, aby uwzględniał kilka czynników, aby:
• Zmniejszyć obciążenie systemu; wyłącz niepotrzebne funkcje, takie jak wyświetlanie i monitorowanie usług
• Wybierz odpowiednią rozdzielczość pomiaru; wyższa rozdzielczość wymaga dłuższego czasu przetwarzania, co wpływa na szybkość
• Wybierz odpowiedni zakres pomiarowy, który spełnia Twoje wymagania, zamiast uruchamiania automatycznego zakresu
• Wybierz najlepsze ustawienie pomiaru do uśredniania
• Znajdź sposoby na zmniejszenie liczby transakcji związanych z kodem i algorytmami
Praktyczne kroki w celu poprawy wydajności i szybkości testów
Planując zadania związane z charakterystyką termiczną, należy przyjrzeć się całemu procesowi od początku do końca, aby zapewnić wydajność i szybkość testów. Aby uzyskać spójne wyniki, konieczne jest zautomatyzowanie powtarzalnej pracy.
• Wybierz najlepszy typ czujnika, zakres pomiarowy i rozdzielczość. Używaj skalowania skalowania oraz limitów Pass/Fail. Proces ten jest prosty dzięki przyjaznemu dla użytkownika przewodnikowi po oprogramowaniu wbudowanemu w nowoczesne aplikacje DAQ lub PC.
• Automatyzuj i rejestruj swoje testy. Dostępne oprogramowanie pozwoli Ci w pełni zautomatyzować testy.
• Uprość analizę danych i generowanie raportów dzięki wbudowanej matematyce dostępnej w nowoczesnych DAQ i oprogramowaniu.
Zalety dla aplikacji
Szybka charakterystyka termiczna pomaga zapewnić wstępną analizę i wgląd w prototyp, skraca czas rozwiązywania problemów co daje więcej możliwości wykonania większej liczby testów. Zbadajmy korzyści wynikające z szybkiej charakterystyki termicznej i w określonych obszarach.
- Weryfikacja projektu
Oto przykład potrzeby szybkiej charakteryzacji na etapie rozwoju produktu.
Musisz dotrzymać harmonogramu charakteryzacji prototypów. Zazwyczaj konieczne jest wykonywanie testów iteracyjnych dla wielu cykli prototypów: rozwiązywanie problemów, modyfikowanie wydajności, ocena funkcji przyrostowych i ocena funkcji dodawanych w różnych cyklach prototypów.
Nowy DAQ970A i jego oprogramowanie aplikacyjne BenchVue DAQ, pomaga skrócić czas testu dzięki możliwości kopiowania ustawień konfiguracyjnych oraz zapisywaniu i wczytywaniu konfiguracji.
Rysunek 3: Panel konfiguracji oprogramowania BenchVue DAQ firmy Keysight
- Opracowanie algorytmu korekcji błędów
DAQ970A firmy Keysight oferuje oprogramowanie TestFlow BenchVue (patrz Rysunek 4), które może wykonywać proste testy automatyzacji, zapętlać i mierzyć wiele sygnałów w dziedzine czasu, gromadzić nieprzetworzone dane i eksportować je do Excela lub MATLABa w celu dalszego przetwarzania. Plik można wykorzystać do sformułowania i zweryfikowania algorytmu korekcji błędów.
Rysunek 4: Oprogramowanie Keysight's BenchVue Test Flow; automatyzacja testów bez skomplikowanego programowania
- Walidacja projektu
- Jakość i niezawodność
Nowy DAQ970A posiada przydatne funkcje takie jak monitorowanie trendów i narzędzia statystyczne do monitorowania w czasie rzeczywistym podczas zbierania danych.
Rysunek 5: Wykres trendu wyświetla informacje statystyczne podczas monitorowania przechwyconych danych
Rysunek 6: Wykresy histogramu podczas pomiarów za pomocą DAQ970A
Wnioski
Szybka charakterystyka termiczna i testowanie zapewniają szybki i jakościowy wgląd w charakterystykę produktów, możliwość rozwiązywania problemów i dostrajania wydajności, a także możliwość wykonywania większej liczby testów.
Przed wykonaniem pomiarów przeprowadź modelowanie predykcyjne rozkładu temperatury w swoim produkcie. Wielu projektantów produktów wykorzystuje w tym celu symulacje oprogramowania przepływu ciepła. Wykonywanie kompleksowej charakterystyki termicznej w 20 do 40 punktach temperatury jest czasochłonne. Możesz użyć termowizji do potwierdzenia wrażliwych miejsc przed wykonaniem dokładnych przewodowych pomiarów temperatury.
Używając DAQ do szeroko zakrojonych przewodowych pomiarów temperatury, ważne jest, aby wybrać odpowiedni moduł multipleksera wejściowego i czujniki, aby zapewnić dokładność pomiaru i wymagania dotyczące szybkości. Upewnij się, że wszystkie ustawienia pomiarów są optymalne do szybkiego i wydajnego testowania.
Nowoczesne systemy DAQ są teraz wystarczająco wszechstronne, aby zaspokoić wszystkie potrzeby aplikacji, niezależnie od tego, czy obejmują weryfikację lub walidację projektu, opracowanie algorytmu korekcji błędów, czy poprawę jakości i niezawodności produktu.
Aby dowiedzieć się więcej o nowoczesnym DAQ970A firmy Keysight oraz wszystkich jego modułach i akcesoriach, odwiedź naszą witrynę internetową pod adresem amt.pl/pl/prt/DAQ979A lub www.keysight.com/find/DAQ970A
