Vraag:
Met drie kachels op één printplaat
Koushik S
2015-11-27 12:01:28 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ik heb deze vraag gepost op elektronica SE, maar er werd mij aangeraden hem hier te plaatsen.

Ik heb eigenlijk drie verwarmingselementen (serpentinepatroon) op een PCB (glasvezelplaat) , zoals de volgende afbeelding laat zien: PCB Heater

Degene aan het einde worden verwarmd tot 95 ° C, die ernaast op ongeveer 50-55 ° C, terwijl de middelste tot ongeveer 72 ° C. Ze zijn 0,3 mm uit elkaar geplaatst.

Het probleem is dat de 55 ° C-verwarmer zich tussen de verwarmers met hogere temperaturen bevindt, de warmte wordt overgedragen op dat gebied en gaat ver boven de 60 ° C, wat ik niet ben in staat om te controleren.

Ik heb geprobeerd het gebied tussen de kachels te verwijderen om te zien of het op de een of andere manier zou helpen, maar het probleem blijft bestaan.

Wat kan ik doen om de temperatuur te "beperken" tot het verwarmingsgebied?

StackExchange ontmoedigt cross-postingsvragen als deze. Ten eerste zijn er meer details in de EE-versie van deze vraag. Ten tweede heeft de andere post al een antwoord en enkele constructieve opmerkingen. Door cross-posts te plaatsen, heeft u de vraag gefragmenteerd en het voor toekomstige bezoekers moeilijker gemaakt om alle informatie en antwoorden te lezen. Markeer deze vraag of uw EE-versie en vraag een moderator om de vraag naar de andere site te migreren. Zodra dat is gebeurd, kan een mod de twee vragen samenvoegen.
Waar is het PCB-substraat eigenlijk van gemaakt? Als je het niet weet, moet je [de thermische geleidbaarheid meten] (https://en.wikipedia.org/wiki/Thermal_conductivity_measurement).
Het bord is een FR4-plaat van epoxyglas. Dus het is glasvezel denk ik. Toen ik het op Wikipedia opzocht, kreeg ik 1.059 W / m · K thermische geleidbaarheid in het vlak. Ik weet echter niet zeker hoe ik het moet interpreteren.
Kun je een koellichaam plaatsen op de secties die koeler zouden moeten zijn en er lucht langs blazen? Waarschijnlijk zou het routeren van slots veel helpen, maar zonder veel meer informatie over de mechanismen voor warmteverlies is het moeilijk te zeggen. Als je zelfs maar het gemiddelde warmteverlies op een of andere manier verhoogt, zal het totale stroomverbruik toenemen, maar het relatieve belang van de horizontale geleiding zal afnemen.
Over het algemeen wordt dubbel posten tussen SE-sites afgekeurd, maar als u niets beters krijgt dan de gissingen / suggesties die hier al zijn genoemd, kunt u ook vragen stellen over engineering.SE, omdat het meestal een probleem met de warmteoverdracht is, en de experts daarin zijn daar waarschijnlijk meestal te vinden (indien ergens op SE). Er zijn ook enkele gratis studieboeken op deze http://web.mit.edu/lienhard/www/ahttv131.pdf, maar van theorie naar praktijk gaan kan bij dit soort problemen een behoorlijke uitdaging zijn.
Ik ben van plan om wat spullen bovenop de kachel te laten zitten, dus ik weet niet zeker of ik er helaas heatsinks bovenop kan toevoegen. Ik weet echter niet wat routeringsslots zijn.
@SpehroPefhany suggereerde dat je sleuven in het bord snijdt zodat de drie verwarmde gebieden alleen worden verbonden door smalle bruggen, wat zeker de geleiding tussen de gebieden zou verminderen. Om u verder te helpen, moet u ons echter meer informatie geven over de toepassing (bijv. Wat wordt verwarmd).
Twee antwoorden:
jpa
2015-11-27 13:49:35 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Het verhogen van de isolatie tussen de warmtebronnen daar is best moeilijk.

In plaats daarvan kun je de warmte weg laten lopen:

  1. Voeg een volledig koperen vulling toe aan de achterkant van de printplaat en sluit die aan op een koellichaam dat extern koel wordt gehouden.
  2. Voeg koperen rechthoeken toe tussen de afzonderlijke verwarmingselementen.
  3. Verbind de rechthoeken met de achterkant met voldoende doorgangen.

Dit zou moeten voorkomen dat de gebieden tussen de verwarmers te veel opwarmen. Als u ook een nauwkeurige temperatuur nodig heeft in de tussenliggende gebieden, kan het nodig zijn om de koeling van het koellichaam aan te passen op basis van feedback.

Respawned Fluff
2015-11-26 12:51:29 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Welnu, lucht heeft een slechtere thermische geleidbaarheid dan praktisch elke vaste stof, dus de kans is groot dat een gat de warmtetransmissie vermindert. Er zijn echter vaste stoffen met thermische geleidbaarheid die zeer dicht bij die van lucht liggen, dus als die plaat (met opzet) is gemaakt van een van deze ... zul je niet veel verbetering zien voor je gedoe.

En aangezien je glasvezel noemde terwijl ik dit typ (ziet er niet helemaal uit als een gewone FR4, moet ik zeggen), zou je kunnen hopen op een halvering van de geleidbaarheid, aangezien Wikipedia 0,024 Wm -1 K -1 voor lucht en 0,045 voor glasvezel. Ik vermoed bij glasvezel dat er veel variatie kan zijn tussen verschillende smaken omdat het poreus is.

Volgens deze presentatie is de thermische geleidbaarheid van FR4 een stuk beter met 0,25 W / m · K (5x) dan die van zuiver glasvezel zoals gegeven door Wikipedia. (En eigenlijk komt die presentatie overeen met https://en.wikipedia.org/wiki/FR-4#Properties maar over de waarde door het vlak). De waarde in het vlak is daar zelfs nog groter bij 0,81 W / m · K tot 1,059 W / m · K. Ik vermoed dat het epoxy bindmiddel in FR4 daar veel aan bijdraagt. Dus alleen op geleide warmte zou je kunnen hopen op 10x (of zelfs 40x) verbetering in thermische isolatie met gat dan. Maar dan is er ook stralingswarmte en afhankelijk van hoe het bord is gericht, kan convectie ook bijdragen. Er zijn enkele voorbeelden / berekeningen op het web voor stralingswarmteoverdracht tussen enkele eenvoudige geometrieën, b.v. hier maar ik kon niets voor die van jou vinden.

Er is software die dit soort complexe thermische simulaties kan uitvoeren, helaas niet ken elke free&good dergelijke, en het hangt natuurlijk af van het hebben van goede materiële gegevens. Eigenlijk kan van de freebie-dingen http://poweresim.com/newhelp/EN/thermal.jsp tot op zekere hoogte helpen, maar het lijkt erop dat het maar een paar dikke blokken kan doen.

Een ding dat je eigenlijk zou kunnen doen om dit in te schatten, is door een termokoppel in de lucht te plaatsen op dezelfde afstand van de hete sporen als de koude [er] sporen. En meet dan wat dit registreert. Ik vermoed dat dit een redelijke benadering zou zijn voor wat een gat zou kunnen hopen te bereiken (het negeren van de zelfverhitting van de koude [er] sporen).

Bedankt voor het uitgebreide antwoord! Ik heb geprobeerd het gebied ertussen te verwijderen, maar ik zag niet veel verbetering. Ik wist nog niet van hyperlynx - bedankt daarvoor! Ik denk dat ik zal proberen het op de andere SE-site te plaatsen zoals je suggereerde - ik zal waarschijnlijk ook proberen de ruimte te vullen met een thermische isolator om het eens te proberen


Deze Q&A is automatisch vertaald vanuit de Engelse taal.De originele inhoud is beschikbaar op stackexchange, waarvoor we bedanken voor de cc by-sa 3.0-licentie waaronder het wordt gedistribueerd.
Loading...