Частично "философское" — о пользе наличия тепловизора при проектировании РЭА.
(особенно если нет опыта/знаний/понимания)
Те или иные особенности корректной работы схемы/элементов/прибора при разных температурных условиях эксплуатации далеко не новость и для разработчиков (грамотных) и для пользователей (желательно тоже "не лаптем щи хлебаем").
Сейчас приведу пару наглядных примеров:
Готовый прибор/устройство, предлагаемый к продаже в РФ от одной большой и известной в профильных кругах фирмы (без подробностей, просто как образец "гениальности" разработчиков и фактического технического уровня/знаний тех кто привозит и продаёт ЭТО в РФ).
1. Устройство (фабричное, серийное и т.п.), которое через несколько минут работы начинает "класть" сеть путём организации более чем заметных потерь пакетов при своей работе.
Со слов монтажников, к группам слотов под SFP модули "нельзя прикоснуться", разогревающей "печкой" служит участок схемы формирования/подачи питания (от этой зоны, в основном по дорожкам проводников тепло передаётся на корпуса модулей разъёмов).
Сами SFP модули вполне обычные, без каких либо "чудес" по тепловыделению (на месте перепробованы разные экземпляры/модели).
Но при такой "подпитке" извне, + такой компоновке начинают "разгоняться" до явно нештатных режимов работы (= теряли около 50-70% пакетов)
При проверке переданного в С/Ц устройства, явных причин (КЗ или брак при изготовлении самой платы) не обнаружен.
Несколько таких же моделей при тестовом прогоне показали тот же "результат" (перегрев).
Производитель традиционно для многих азиатских структур "включил дурака".
(правда потом, под тяжестью "явных улик" пообещал "учесть", но те кто в теме работы с отдельными представителями, думаю знают цену таким обещаниям).
Скорее всего, при проектировании была использована модель "сферический конь в вакууме" — без учёта явных особенностей работы как отдельных узлов/участков, так и всей конструкции в целом.
Естественно, какого-то качественного (или минимально приемлимого) "стресс-теста/натурных испытаний" скорее всего не проводилось.
Вот и получили "результат".
2. Наглядный пример пользы даже от примитивного (более чем доступного и для небольших КБ) тепловизора.
А. Устройство работающее с многоканальным 4К видео (обобщённо). Процесс "корпусирования".
При создании частичной нагрузки на CPU, радиатор вполне ожидаемо "ожил", тепловизор визуально показал насколько (+52° С)
Б. При макетировании в габариты 1U корпуса, было использовано расположение платы (её радиаторной части) совместно с близким расположением даже простенького и маломощного вентилятора калибра 40х40мм.
В. При повторном тестовом "прогоне" узлов устройства, сделанного с учётом "пусть сначала разогреется, потом активируем вентилятор".
Процессор вполне ожидаемо смог вновь быстро разогреть радиатор до >50° С
Но после активации/включения вентилятора, буквально "на глазах" температура радиатора упала до более чем комфортных ~30° С
После закрытия корпуса крышкой (исключить прямой теплообмен с масштабно-окружающим воздухом), и прогоне в тех же условиях минут на 10-15-30. Температура радиатора "стояла колом" всё в тех же пределах (около 30 градусов).
Есть конечно "замечания" и особенности.
- при узловом макетировании/размещении, основная плата была размещена с учётом попадания части воздушного потока ПОД нижнюю часть платы (дабы выделение тепла "снималось" и с этой стороны).
- хотелось бы добиться от производителя установку радиатора с 90 гр поворотом, уже "по потоку" (по умолчанию элементы радиатора сориентированы "поперёк").
- можно добавить направляющий кожух/раструб, но это уже "финишная полировка", не всегда целесообразная по балансу ценообразования и усложнения конструкции.
- даже простой вентилятор (с минимальной производительностью) даёт более чем заметный эффект (если обеспечивает то что надо).
Небольшой "попутный" бонус:
Несколько неожиданно, выяснилось, что ось вентилятора вполне заметно нагревается при работе.
Понятно что конструкция/принцип действия, понятно что ось стальная а крыльчатка пластиковая, но...
В качестве "заглавной" картинки для статьи использована иллюстрация со статьи о проведении семинара по разработке радиаторов с сайта SIEMENS.
(по определённым причинам, не может быть открыта "штатно")
При возникновении вопросов/претензий и т.п. "фи", просьба связаться с автором (мной). Картинка будет удалена/заменена.
Но, надеюсь что упоминание и актуальность рассмотрения вопроса в данной статье всё же будет понята разумно.
Всех с наступающими праздниками !
Статья написана 23 Дек. 2023.
Комментарии (20)
iggr63
23.12.2023 11:30хотелось бы добиться от производителя установку радиатора с 90 гр поворотом, уже "по потоку" (по умолчанию элементы радиатора сориентированы "поперёк").
Поперек это конечно фантастический ляп.
TVExpert Автор
23.12.2023 11:30Не без этого...
Особенно с учётом того, что сама плата вытянутый прямоугольник, и применяемость вентилятора "вдоль" явно нецелесообразна.
Ставить сверху тоже "кхм" (увеличение высоты, которая и так "рядом" с 1U).
Поэтому взгляд идёт в традиционно-привычные "профессионализм производителя" (потоковая установка "квадрат одинаковый со всех сторон", для низкоквалифицированных сотрудников на конвейере).iggr63
23.12.2023 11:30Так наверное и есть. У меня были случаи циркуляторы в СВЧ тракте ставили верх ногами на сборке.
MountainGoat
23.12.2023 11:30И как это сказывается?
А то в Америке как-то гастарбайтеры балку вверх ногами положили - 115 погибших.
TVExpert Автор
23.12.2023 11:30Сопромат и эмиссия (в обсуждении - тепловая).
Для "тёплой компании" ещё можно вспомнить установку кверх ногами на разбившейся РН "Протон" датчиков угловых скоростей (акселерометров).
https://www.interfax.ru/russia/319102Впрочем есть один интересный случай - испытательный полёт Ту-154 после "восстановления" (после долгой стоянки и некоторого "донорства").
Это когда неправильно подключенные ("инверсивно" если не вдаваться в детали) блоки, заставили пилотов управлять воздушным кораблём "зеркально".
Вот тут да - лётчики оказались офигеть какие профи (лишний раз подтвердили, что "героизм одних , это следствие (censored) других").
iggr63
23.12.2023 11:30С циркуляторми ситуация более безобидная - просто ничего не работает. Поскольку циркуляторы невзаимное устройство где сигналы распространяются только в направлении циркуляции.
almaz1c
23.12.2023 11:30Какой тепловизор порекомендуете для задач проектирования электроники? Наиболее дешёвый, естественно, и при этом минимимально удовлетворяющий требованиям по диапазону температур, разрешению, точности и надёжности.
TVExpert Автор
23.12.2023 11:30Я не имею никакого отношения к продажам подобного рода техники.
Но вы уже сами очертили круг основных требований, осталось просчитать интервал необходимых вам параметров (читаем даташиты на комплектующие + ТЗ на проектируемое оборудование).
Затем останется почитать характеристики тех или иных моделей тепловизоров предлагаемых на рынке.класс точности.
диапазон измеряемых температур.
разрешение.
угол обзора.
возможность записи результатов на носитель.
ну и "сервисные" возможности, уровня наличия крепления на штатив (например распространённые 1/4 20UNC).
Что-то относительно интересное и универсальное сейчас можно встретить на российских маркетплейсах в районе "от 25000" (Рублей).
Известная азиатская площадка предлагает ассортимент схожих "базовых" моделей в районе 12-15 КРуб. (и выше)
Варианты с сертификатами/присутствием в реестрах и имеющих статус измерительного оборудования будет на порядок дороже.
Какие то узкопрофильные и специализированные варианты, скорее всего будут иметь довольно некультурный ценник.
Решайте для себя сами, что именно вы хотите/ожидаете/необходимо для работы.
mlnw
23.12.2023 11:30По требованиям всё достаточно просто. Два ключевых момента, после которых остальные почти не имеют значения (точность и диапазон температур значения не имеют, т.к. нам обычно нужны относительные показатели, а диапазон электроники покрывается любыми тепловизорами, кроме медицинских пирометров):
Разрешение - не менее 128х128, лучше 256х256. Иначе можно смотреть только нагрев платы в целом, ни компонентов (рядом расположенные мелкие компоненты будут сливаться), ни тем более дорожек вы не увидите.
Управление фокусом. Может даже более важный фактор, чем п.1. Большинство дешевых тепловизоров на рынке пригодны лишь для строительных работ, чтобы видеть, как тепло уходит вон в том углу комнаты. В них фокусные расстояния фиксированы, выбираются через меню, их порядка 3 штук, что-нибудь типа 3м, 1м и минимальным в р-не 0.5м, что для электроники очень далеко. Более-менее нормальные тепловизоры имеют механическое колесо фокусировки и фокусируются вплоть до расстояния в ~10см.
Пример определения источников перегрева на одной и той же плате с помощью простого строительного тепловизора с разрешением 32х32 с минимальной дальностью фокусировки 0.5м и более дорогого с нормальным разрешением и плавной фокусировкой:
Поскольку проф-тепловизоры стоят 200-300к, я бы первым делом поискал такие б/у на Авито и подобн. (если повезет, можно найти тысяч за 50), чем покупать за те же деньги строительный или игрушку на телефон типа Seek Thermal. Либо брать в аренду, если процесс не требует постоянного доступа к прибору.
TVExpert Автор
23.12.2023 11:30Всё по делу.
Есть конечно "доп.моменты", уровня маркеров точек пределов на экране (ещё предлагаются тепловизоры только с картинкой/градиентом температурного излучения, без вывода данных на экран).
Плюс интересной но не обязательной будет функция "наложения" тепловой картины на "обычное" изображение.
Но это на любителя и видимо для каких то "показательно-понятных" для обывателей вариантов.А так да, массовый (азиатский) рынок уже предлагает модели с ~120х90 (по упомянутой ранее цене в 12-15 КРуб)
mlnw
23.12.2023 11:30Насчет наложения тепловой картинки на обычную, для электроники обычно всё не очень радужно, т.к. из-за "параллакса" (термообъектив смещен относительно обычного на пару см) и близкого расстояния до объекта съёмки, тепловая картинка ощутимо сдвинута относительно оптической, со своими искажениями, поэтому определить что за резистор - вот эта яркая точка, довольно проблематично. На некоторых моделях тепловизоров оптическая съёмка существует вообще есть исключительно для референса, т.к. у оптического объектива другой угол обзора и т. п.
TVExpert Автор
23.12.2023 11:30Обычно в тех моделях где есть такой функционал, в документации указывается минимально рекомендуемое расстояние. Плюс озвучивается предупреждение, что если оно будет меньше, то появятся проблемы с совмещением картинки с двух матриц.
Не очень добросовестный производитель конечно может "забыть" указать такие моменты, времена сейчас такие...
dbalabolin
23.12.2023 11:30А каким образом настраивали тепловизор? Какие устанавливали параметры что бы он температуру мог показать? Тепловизоры прекрасно показывают температуру абсолютно черного тела. Но на реальной схеме требуется настройка на каждый отдельный корпус
vk6677
23.12.2023 11:30Палец штука хорошая., но пришлось купить тепловизор. Опасное для жизни напряжение на некоторых элементах.
TVExpert Автор
23.12.2023 11:30палец это ёмкостной элемент (возможно нарушение работы схемы).
пальцем не везде пролезешь.
палец у мужиков покрыт толстой кожей (часто ещё и грубой). Работать часовой отверткой в боксёрских перчатках ? ну-ну :)
палец безполезен в вариантах, когда теплопроводность/теплоёмкость может обмануть (например уже упомянутый случай, когда тепловая эмиссия осуществлялась по дорожкам на плате).
палец это "негигиенично". Даже на базовом уровне уровне переноса жировых выделений, например на свч/оптические тракты, или на элементарное - "ты куда вообще пальцами после скумбрии полез ?!".
дискретность/точность (пример с осью вентилятора)
КУЛЬТУРА ПРОИЗВОДСТВА (разработки)
Arhammon
23.12.2023 11:30Пучок термопар или термодатчиков и коммутатор намного неудобнее тепловизора, но в целом работу делает...
TVExpert Автор
23.12.2023 11:30После того как получена сигнатура теплового излучения конструкции, такой способ управления/контроля конечно же будет дешевле и надёжнее. Но... "после того как". (например для монтажных шкафов с тем или иным набором "внутренностей").
Kudriavyi
Я что-то вообще ничего не понял. Кто на ком стоял? Кто грелся, что сделали, какая фирма? Вроде как грелся процессор, но если пишете, что он грелся, как утюг, то это и пальцем можно найти, без тепловизора.
TVExpert Автор
Где стоял ?
в одном примере источником тепловыделения был участок схемы, про это явно указано.
В другом примере опять таки явно указано что источником тепловыделения является процессор под радиатором.
Не факт что "пальцем" можно найти многие вещи (в первом примере изначально под подозрением была группа 2х4 SFP, но сработало "как такое вообще возможно ?!"), поэтому и был применён тепловизор.
В моём тексте нет упоминания "грелся как утюг", не навязывайте мне свои фантазии/домыслы.
Зачем вам название фирмы ? В статье речь совсем про другое.