Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Wykorzystanie termografi w projektowaniu i ekspolatacji układów elektroniczych

gulson 19 Paź 2017 16:00 2550 9
  • #1 19 Paź 2017 16:00
    gulson
    Administrator Systemowy

    Spadek cen kamer termowizyjnych w ostatnich latach przyczynił się do upowszechnienia tej technologii w wielu dziedzinach nauki i techniki. Do jednej z nich należy zaliczyć elektronikę, gdzie kamery termowizyjne mogą zostać wykorzystane zarówno na etapie projektowania, produkcji jak i ekspolatacji układów elektronicznych.
    Moduł detekcyjny (mikloblometer) jest najbardziej zaawansowaną technologicznie częścią kamery termowizynej. W najogólniejszym przypadku detektory dzieli się na detektory termiczne (piroelektryczne, bolometryczne) i fotonowe (półprzewodnikowe – fotoprzewodzące lub fotowoltaiczne). Moduł detekcyjny może być zbudowany jako pojedynczy detektor, linia bądź w postaci matryc o rozmiarach 320x240, 384x288, 640x480, 640x512, 1280x1024 detektorów (pikseli).

    Poza rozdzielczością (wielkością) detektora, kolejnym istotnym parametrem detektora jest tzw. czułość termiczna. Wielkość ta podawana jest w stopniach skali temperatury i definiuje minimalną różnicę temperatury, jaką jest w stanie rozróżnić detektor w umownych warunkach.
    Wykorzystanie termografi w projektowaniu i ekspolatacji układów elektroniczych
    Rysunek 1 Kamera termowizyjna Fluke TiX560 podczas pomiarów układów elektronicznych

    Warto również nadmienić, że kamerach rejestrujących promieniowanie podczerwone nie można stosować klasycznych szklanych obiektywów używanych w kamerach wizyjnych. Szkło kwarcowe jest dobrze przepuszczalne dla promieniowania widzialnego, jednak przy długości fali promieniowania cieplnego następuje gwałtowny spadek przepuszczalności. Obiektyw kamery termowizyjnej powinien zapewnić dobre przenoszenie fal podczerwonych. Materiały, które zapewniają tą własność to german (Ge), szkło chalkogenidkowe, selenek cynku (ZnSe) i siarczek cynku (ZnS). W kamerach termowizyjnych nie stosuje się obiektywów o zmiennej ogniskowej. Zmiana obiektywu kamery termowizyjnej wiąże się najczęściej z koniecznością jej powtórnej kalibracji u producenta. Istnieją też rozwiązania samok­­alibrujące - wówczas w obiektywie kamery umieszczany jest mikrochip z programem wprowadzającym do kamery nowe ustawienia kalibrujące.
    Wykorzystanie termografi w projektowaniu i ekspolatacji układów elektroniczych
    Rysunek 2 Kamera termowizyjna Fluke TiX z soczewką makro

    W przypadku wykorzystania termowizji w diagnostyce układów elektronicznych warto zwrócić uwagę na makro obiektyw (rysunek 2), który pozwala na zobrazowanie obiektów o rozmiarze nawet 25mikronów, co czynni go bardzo interesującym rozwiązaniem w aplikacjach związanych z elektroniką. Przykład termogramu wykonanego z makrosoczewką pokazano na rysunku 3.




    Dla porównania ten sam obiekt z wykorzystaniem standardowego obiektywu został pokazany na rysunku 4.
    Makro obiektywy sprawdzą się również w przypadku podglądu elementów SMD.
    Kamery termowizyjne dają możliwość dokonywania pomiarów radiometrycznych co oznacza, że pomiar temperatury możliwy jest w każdym punkcie zobrazowania termowizyjnego.
    Oprogramowanie SmartView, które możliwe jest do pobrania z poniższego linku (http://assets.fluke.com/SmartView/TUpdates/Setup.exe) , umożliwia podgląd i edycję termogramów. Podczas analizowania termogramu możliwa jest wybór palety kolorów spośród ośmiu wariacji. W oprogramowaniu mamy możliwość zmiany emisyjności materiału jak i temperatury tła dla całości obrazu lub tylko dla jego wybranego fragmentu, co daje możliwość dokładnego pomiaru temperatury.
    Wykorzystanie termografi w projektowaniu i ekspolatacji układów elektroniczych
    Rysunek 3 Zobrazowanie termowizyjne z wykorzystaniem makrobiektywu
    Wykorzystanie termografi w projektowaniu i ekspolatacji układów elektroniczych
    Rysunek 4 Zobrazowanie termowizyjne z wykorzystaniem klasycznej soczewki

    Kamery termowizyjne Fluke dają również możliwość połączenia poprzez komunikację Bluetooth z zewnętrzymi urządzeniami służącymi do pomiarów wielkości elektrycznych lub nieleketrycznych. Dla przykładu może być to moduł T3000 (rysunek 4), który pozwala na kontaktowy pomiar temperatury, a tym samym daje możliwość wyznaczenia współczynnika emisyjności. Z kamerą termowizyjną można połączyć maksymalnie 8 zewnętrznych mierników.
    Wykorzystanie termografi w projektowaniu i ekspolatacji układów elektroniczych
    Rysunek 5 Moduł Fluke T3000 pozwala na bezprzewodową komunikację poprzez Bluetooth z kamerą termowizyjną.

    Kamery termowizyjne Fluke umożliwiają również nagranie radiometrycznego wideo (rysunek 6), dzięki czemu możliwa jest analiza zmian temperaturę w czasie. Oprogramowanie daje możliwość eksportu każdej z klatki filmu do postaci pliku jpg, gif lub IS2 (format plików Fluke).
    Wykorzystanie termografi w projektowaniu i ekspolatacji układów elektroniczych
    Rysunek 6 Opogramowanie SmartView umożliwa analizę filmów radiometycznych.

    Wykorzystanie kamer termowizyjnych z makrosoczewkami pozwala na dokładną analizę cieplną układów elektronicznych. Dzięki tej metodzie podczas projektowania płytek PCB możliwa jest bardzo szybka detekcja przegrzewającego się elementu jak i optymalizacja układów chłodzenia urządzeń elektronicznych.
    Poniżej galeria termogramów możliwych do analizy i edycji po pobraniu z linku:

    Wykorzystanie termografi w projektowaniu i ekspolatacji układów elektroniczych

    Wykorzystanie termografi w projektowaniu i ekspolatacji układów elektroniczych

    Wykorzystanie termografi w projektowaniu i ekspolatacji układów elektroniczych

    Autor: Karol Bielecki
    Artykuł sponsorowany

    0 9
  • #2 19 Paź 2017 18:28
    matii_speed
    Poziom 16  

    Jaka cena takiej kamerki z soczewką?

    0
  • #3 19 Paź 2017 19:00
    electro
    Poziom 17  

    Nie to żebym się czepiał ale innych ganicie za pisownię, a w tym artukule jest taka masa literówek i "warjaci" że musiałem to napisać.

    0
  • #4 19 Paź 2017 19:32
    Marek_Skalski
    Moderator Projektowanie

    @matii_speed Producent nie podaje ceny na stronie, ale na swoim koncie na znanym portalu sprzedaje te kamery w ilościach detalicznych. Przykładowo TiX560 to tylko $14500, TiX520 to $12000, TiX500 to $9000. Taniocha.
    Dla porównania, na chińskim portalu można kupić tylko trochę gorsze kamery za $200. Wyszukiwanie przez Thermal Imaging Camera. Mam i bardzo fajnie to działa pozwalając nałożyć obraz w podczerwieni na zwykły obraz w paśmie widzialnym.

    0
  • #5 21 Paź 2017 13:40
    Pong.Chu
    Poziom 21  

    Marek_Skalski napisał:
    @matii_speed Producent nie podaje ceny na stronie, ale na swoim koncie na znanym portalu sprzedaje te kamery w ilościach detalicznych. Przykładowo TiX560 to tylko $14500, TiX520 to $12000, TiX500 to $9000. Taniocha.
    Dla porównania, na chińskim portalu można kupić tylko trochę gorsze kamery za $200. Wyszukiwanie przez Thermal Imaging Camera. Mam i bardzo fajnie to działa pozwalając nałożyć obraz w podczerwieni na zwykły obraz w paśmie widzialnym.


    TiX500 ma rozdzielczość 320 x 240 (76,800 pixels) podczas gdy kamera za 200 GBP 60x60 pixeli ;-)
    Tyle że Fluke to firma od mierników a nie kamer IR, bo dobre robi FLIR.

    0
  • #6 21 Paź 2017 18:13
    Marek_Skalski
    Moderator Projektowanie

    W tej taniej kamerze obraz jest interpolowany do 320x240 i nakładany na obraz ze zwykłej kamery. Pewnie, że większa rozdzielczość fajnie wygląda, ale w przypadku pomiarów ciepła nie ma to większego znaczenia. Tak samo jak robienie zdjęć 14Mpix i oglądanie ich na ekranie 1920x1080 (2Mpx). Zgadzam się, że FLIR robi bardzo dobre kamery. W przypadku Fluke, płaci się za markę i ta cena jest niewspółmiernie wysoka do możliwości.

    0
  • #7 23 Paź 2017 20:02
    oskar777

    Poziom 25  

    Witajcie, czy kamerą termowizyjną da się zmierzyć temperaturę świecącej diody led?.
    Mam np diodę 5mm gdzie przekraczam jej dopuszczalne parametry powiedzmy 30-40mA i chce zmierzyć jaka jest temperatura złącza. Nie mam jak przyłożyć czujnika do obudowy bo nic to nie da.

    0
  • #8 23 Paź 2017 20:21
    Pong.Chu
    Poziom 21  

    oskar777 napisał:
    Witajcie, czy kamerą termowizyjną da się zmierzyć temperaturę świecącej diody led?.
    Mam np diodę 5mm gdzie przekraczam jej dopuszczalne parametry powiedzmy 30-40mA i chce zmierzyć jaka jest temperatura złącza. Nie mam jak przyłożyć czujnika do obudowy bo nic to nie da.


    Kamera 'widzi' temperaturę powierzchni diody. Temperatura powierzchni Słońca dla przykładu to jakieś 6000K ale w środku to są jakieś miliony K.

    Ale ja bym to zrobił inaczej: skalibrowałbym prąd diody w zależności od temperatury dla sygnału np. 10 kHz - 100kHz (bez zasilania) a potem nałożył na prąd stały zasiłający ten sygnał AC i mierzył co trzeba na owym sygnale 10-100 kHz.

    0
  • #9 23 Paź 2017 20:43
    oskar777

    Poziom 25  

    Pong.Chu to mnie trochę przerasta, masz jakąś teorię do tego?

    Wiem też, że zmienia się napięcie przewodzenia wraz z wzrostem temperatury ale nie wiem jak ta zależność wygląda. Dla każdego koloru jest pewnie inaczej.

    0
  • #10 24 Paź 2017 12:10
    miszcz310
    Poziom 19  

    oskar777 napisał:
    Witajcie, czy kamerą termowizyjną da się zmierzyć temperaturę świecącej diody led?.
    Mam np diodę 5mm gdzie przekraczam jej dopuszczalne parametry powiedzmy 30-40mA i chce zmierzyć jaka jest temperatura złącza. Nie mam jak przyłożyć czujnika do obudowy bo nic to nie da.


    Można by zmierzyć (mając sprzęt) przesunięcie emisji (zależne od materiału). Chyba to jest jedyne "pewne" rozwiązanie. Napięcie zmienia się w zależności od temperatury, ale to zleży znowu od materiału. Jakbyś chciał mierzyć diodę to jeszcze można spróbować wyjąć ją z plastiku, będzie łatwiej mierzyć dla kamery, ale to dalej nie jest temperatura złącza.
    Pytanie po co przekraczać dopuszczalne parametry i po co mierzyć tą temperaturę?

    0