Вимірювання теплового опору термопаст
Ви можете провести їх самі
на сторінках сайту
www.electrosad.ru
Все розказане в статті дозволяє оцінити характеристики термопасти або вибрати з кращих. За наявності приладів із точністю до 1% можна оцінити тепловий опір із точністю до 5%. Що цілком достатньо для практичного застосування. Неодноразово проводячи такі виміри раніше, сьогодні змушений був повторити їх тому що паста "Радіал", що потрапила мені в руки теплопровідна (ТП), викликала сильні сумніви.
Ці вимірювання провести нескладно, маючи деякий досвід збирання схем та вимірювання їх параметрів.
Для складання установки необхідно небагато, це:
Мультиметр M890C+ - забезпечує виконання вимірювань напруги, струму, опору та температури у схемі з точністю менше 1%.
Не використовуйте під час роботи несправний прилад.
Джерело живлення тепловиділяючого елемента - трансформатор 220/110в та потужністю понад 100Вт (наприклад, трансформатор ТА-178)
Тепловиділяючий елемент - резистор С5-47в-40Вт-180 ом-10% (має плоский майданчик у підставі для встановлення на тепловідведення)
Кулер - Thermaltake Highest Performance SILENT VOLCANO 9 CoolMod Cooler, ефективний кулер здатний відвести понад 80 Вт.
Можна використовувати інші деталі.
Для вимірювання потужності можна використовувати Ваттметр змінного струму (наприклад, типу Д5016), який дозволяє виконувати безпосередній відлік потужності. Або будь-який інший (справний) вимірювальний прилад, що дозволяє вимірювати напругу, струм, температуру (ЕРС термопари в діапазоні до 50-100 мв і залежності від застосовуваної термопари).
Вимірювати температуру можна лишетермопарою! Знаючи матеріал термопари, можна за допомогою таблиць ЕРС, з максимальною точністю (зазвичай менше 1%) виконати вимірювання. Крім того, термопара допускає безпосередній контакт з вимірюваним об'єктом і має малу інерційність. Зазвичай час прогрівання термопар до 10 сек.
Нагадую! Точність вимірювання температури термопарою легко перевірити принаймні в одній точці. Для цього в скляну посудину з охолодженою водою закладаєте кригу. Коли на поверхні залишиться невелика кількість льоду, вода серед плаваючих шматочків матиме температуру нуль градусів.
Як тепловиділяючі елементи можна використовувати будь-який нагрівальний елемент має обов'язково плоский майданчик необхідних розмірів (за розмірами теплового контакту кулера) з можливістю тепловиділення до 100 Вт без його руйнування.
Для живлення установки можна використовувати будь-який трансформатор (обов'язково ізолюючий), а для регулювання напруги можна включити в первинну обмотку ЛАТР (Лабораторний АвтоТрансформатор) для встановлення необхідної потужності. Вихідна потужність джерела живлення повинна відповідати необхідному тепловиділенню.
Кулер повинен забезпечувати нормальну роботу за заданого теплового потоку (потужності).
Схема встановлення
Усі перелічені елементи збираємо відповідно до схеми показаної на рис.2.
Червоним кольором умовно показаний шар зразка термопасти, що перевіряється.
Не можна забувати про настановні вироби. Це вимикач, запобіжник, вилка, клеми для підключення приладів. Вони забезпечують техніку безпеки під час роботи пристрою.
Мережева напруга 220 через трансформатор знижується до 110 і подається на нагрівальний елемент встановлений на підставі кулераThermaltake. Вентилятор якого живиться від окремого джерела малої потужності 12 ст.
При напрузі 110 (діє значення) на тепловиділяючому елементі R1 виділяється потужність близько 70 Вт. Для точного вимірювання напруги та струму застосовується мультиметрM890C+, потужність можна обчислити маючи ці дані. Звичайно найкращий варіант для вимірювання потужності – лабораторний Ваттметр. Його застосування дозволить не відволікатися на вимірювання та розрахунки.
Виконувати вимірювання необхідні для обчислення потужності необхідно безпосередньо перед вимірюванням температури, тому що параметри мережі, що визначають потужність, змінюються з часом.
Допустимо вимірювати тільки напругу та обчислювати потужність тепловиділення з напруги на R1 та його опору, але в цьому випадку точність обчислення теплового опору знижується.
Навіть при потужності 70 Вт, що виділяється на резисторі, його температура не перевищує допустиму, при включеному вентиляторі кулера.
Пристрій
Зовнішній вигляд вузла кулера із встановленим тепловиділяючим елементом показано на рис. 3а
Для фіксації тепловиділяючого елемента використовується притискна пружина кулера, яка забезпечує штатне зусилля притискання для процесора AMD . Яке становить 9,2 кг (в 1,5 рази вище ніж у процесора Intel). На рис.3а і 3в показані різні варіанти притискного механізму. Варіант 3в краще, він забезпечує можливість регулювання зусилля притискання.
У корпусі тепловиділяючого елемента в безпосередній близькості до підошви свердлиться отвір мінімальної глибини, який потрібний для фіксації точки дотику термопари. Це дозволяє полегшити вимірювання температури тому що термопара потрапляючи в отвір не зісковзуєза невеликих контактних зусиль.
Перед підготовкою зразка необхідно очистити від залишків старої термопасти. Для цього за допомогою чистої серветки, посуху, стираються залишки термопасти. Після цього поверхні остаточно очищаються від слідів ТП пасти за допомогою чистої серветки змоченої етиловим або ізопропіловим спиртом, який застосовується при монтажі електронних компонентів.
Теплопровідна паста наноситься відповідно до рекомендацій, описаних у статті "Рекомендації з нанесення теплопровідних паст". Надлишки термопасти – це зайвий бруд!
Після нанесення зразка термопасти, резистор (тепловиділяючий елемент) встановлюємо на основу радіатора кулера.
Увімкнення установки здійснювати у наступній послідовності.
1. Увімкніть вентилятор кулера,
2. Тепер можна увімкнути живлення тепловиділяючого елемента.
Увага! При іншому порядку включення можливий перегрів та руйнування тепловиділяючого елемента!
При вимірюваннях теплопровідності за допомогою описаної установки не забувайте, що іноді термопаста набуває мінімального теплового опору через деякий час і після багатьох циклів включення - вимкнення. Почитайте "Властивості та особливості застосування деяких теплопровідних паст".
Вимірювання температури виконується після того, як встановиться баланс між теплом, що надходить від тепловиділяючого елемента і теплом відводиться радіатором кулера. Цей момент можна визначити щодо припинення зростання температури на підошві R1.
Зовсім не обов'язково проводити вимірювання температури в безпосередній близькості від контактної поверхні. Оскільки теплопровідність алюмінію та міді багаторазово перевищує теплопровідність ТП пасти. Цілком достатньо 3-5 мм від контактної поверхні.
Температуравимірюється безпосереднім контактом (касом) спаю термопари з контрольованою поверхнею. Але не забувайте, температура термопари досягає температури контрольованої точки через деякий час. Цей час називається - постійна часу і може бути від 5 до 20 сек залежно від її розмірів. (Для прикладу - постійна часу терморезистора КМТ-10 становить 75 сек.)
За результатами вимірювання краще побудувати таблицю, якщо перевіряється не одна ТП паста.