Vermessung von Platinen
Ein der Allgemeinheit wenig bekanntes Einsatzgebiet der Elektrothermografie, ist die Vermessung von Platinen. Anahand der dynamischen Wärmeverteilung und des stationären Wärmebildes kann schnell und zuverlässig entschieden werden, welche Abhilfemaßnahmen die effektivsten und die effizientesten sind.
Für die zuverlässige Vermessung von Platinen braucht es allerdings etwas mehr Know-How und gegebenfalls eine Vorbereitung des Objekts, um Störungen durch Reflektionen der Umgebungswärme auf Metallflächen zu verhindern oder zu minimieren.
Die Vermessung von Platinen geschieht in erster Linie zur Optimierung von:
Platinenlayout (Erwärmung durch Bauteile wird in der Planung bereits einkalkuliert),
Fertigungskosten (durch Verwendung günstigerer Bauteile in unkritischen Bereichen),
Ausfallsicherheit (Erkennung der thermischen Gegebenheiten, bzw. deren Auswirkungen auf die Bauteil-Lebensdauer)
Unten sehen Sie ein Beispiel zur Veranschaulichung der Wärmeverteilung auf Platinen. Die Bilder zeigen das Mainboard eines Computers, der seit etwa 2 Stunden benutzt wird. Dirkekt nach der Öffnung des Gehäuses wurde die erste IR-Aufnahme gemacht..
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Blick auf das Mainboard, der quadratische Block ist der auf den Prozessor-Kühlkörper montierte Lüfter. Die blauen Kreise sind die Rückseiten von Elektrolyt-Kondensatoren (blankes Metall, dass schlecht Wärme abstrahlt und dadurch kälter erscheint). Der Kunststoff der Platine selbst ist gleichmäßig erwärmt. Wenige Sekunden nach dem Öffnen des Gehäuses wurde die Lüfterdrehzahl vom PC reduziert. |
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Zwei Minuten nach dem Öffnen des Gehäuses ist die Platine bereits etwas kälter geworden (zunehmende große Fläche ist türkis statt grün). Die Maximaltemperatur neben dem Prozessorsockel ist aber schon um fast 1,5°C angestiegen. Trotz der scheinbar verbesserten Frischluftzufuhr. Neben dem Sockel muss die Belüftung also schlechter geworden sein. | |
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Insgesamt dreieinhalb Minuten nach der ersten Aufnahme. Die gemessene Maximaltemperatur erreicht 85°C! Die Platine wird zunehmend kühler, Bauteile mit eigener Wärmeentwicklung bleiben etwas länger warm. Der Lüfter selbst ist ebenfalls kälter als zu Beginn der Aufnahmen. |
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| Ergebnis: Durch das Öffnen des Gehäuses wird der Kühlkörper des Prozessors etwas kälter, was auch an der abnehmenden Lüfterdrehzahl zu erkennen ist. Der größte Teil der Platine wird etwas kälter durch die verbesserte Zufuhr von Frischluft. Der Bereich neben dem Prozessorsockel wird jedoch schnell wärmer! Da der Lüfter seine Drehzahl verrringert hat, wird weniger Kühlluft durch die Kühlrippen gefördert. Diese, vom Kühlkörper vorgewärmte Luft, ist aber notwendig, um den Sockelbereich zu kühlen. Durch die Verringerung des Luftstroms kann nicht die gesamte bisherige Wärme abgeführt werden, die Platinentemperatur steigt neben dem Kühlkörper bis zu einem neuen Gleichgewichtspunkt. An diesen Bildern kann man erkennen, wie wichtig die Vermessung von elektrischen Geräten sein kann. Durch die lastabhängige Ventilatorleistung und die unbekannte Luftführung und Verwirbelung im Gehäuse, ist eine zuverlässige Abschätzung der thermischen Gegebenheiten ohne Messung nicht möglich. Das gilt natürlich nicht nur für Computer. Der oben abgebildete Computer wurde wegen vermeintlicher Hitzeprobleme offen betrtieben, die Überprüfung zeigte jedoch, dass die Wärmebelatung der Bauteile bei geöffnetem Gehäuse deutlich größer ist, als bei geschlossenem. |
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