دستگاه برقی پزشکی چگونه خنک می شود
با توسعه سریع فناوری الکترونیک پزشکی، خنک کننده سیستم الکترونیکی بخش بسیار مهمی از طراحی الکترونیک پزشکی است. گرما بر قابلیت اطمینان سیستم، عملکرد و چرخه عمر آن تأثیر می گذارد. برای اطمینان از عمر و عملکرد صحیح دستگاه های الکترونیکی، باید سیستم های خنک کننده قابل اعتماد طراحی شوند. خنک کننده حرارتی یکی از مهم ترین ملاحظات در مهندسی الکترونیک پزشکی است.
این مقاله به معرفی طرحهای متداول اتلاف گرما در تجهیزات الکترونیکی پزشکی، از جمله خنککننده همرفت طبیعی، خنککننده همرفت اجباری، خنککننده مایع و سایر اشکال میپردازد.
خنک کننده همرفت طبیعی:
خنک کننده همرفت طبیعی نوعی راه حل خنک کننده برای تجهیزات الکترونیک پزشکی است که به هوای اطراف یا سایر رسانه ها برای دفع گرما از طریق همرفت طبیعی متکی است. در مقایسه با سرمایش اجباری سنتی، همرفت طبیعی دارای مزایای کم هزینه، صدای کم و عدم نیاز به منبع تغذیه است.
اثر خنککنندگی خنککننده همرفت طبیعی عمدتاً به تفاوت دمایی بین منبع گرما و محیط اطراف آن و همچنین به منطقه اطراف، ضخامت و مسدود بودن یا نبودن آن بستگی دارد و در نتیجه به دلیل وجود جریان هوا در سطح دستگاه ایجاد میشود. شناوری ناشی از اختلاف دما جریان هوا گرما را از سطح دستگاه الکترونیکی پزشکی دور می کند و به محیط بیرون پراکنده می شود.
خنک کننده همرفت اجباری:
خنککننده همرفت اجباری نوعی طرح اتلاف گرما برای تجهیزات الکترونیک پزشکی است که از یک منبع انرژی خارجی برای هدایت مصنوعی همرفت هوا استفاده میکند که میتواند هدایت حرارتی دستگاه را افزایش داده و در نتیجه سرعت خنکسازی را افزایش دهد.
خنک کننده همرفت اجباری را می توان به سه دسته تقسیم کرد: خنک کننده محوری فن، خنک کننده فن گریز از مرکز و خنک کننده فن با جریان متقاطع. هر نوع خنک کننده فن دارای مزایا و معایب مربوط به خود است که باید در هنگام طراحی به آنها توجه کرد.
خنک کننده فن محوری با ساختار ساده، اندازه کوچک و هزینه کم مشخص می شود. اما فقط می تواند هوا را در یک جهت حرکت دهد، بنابراین جریان هوا معمولاً متعادل نیست و ناکارآمدی به راحتی رخ می دهد.خنک کننده فن گریز از مرکز با فشار هوا بالا و سرعت جریان بالا مشخص می شود. اما صدا بلندتر است و شکل آن برآمده است که برای کوچک کردن دستگاه الکترونیکی پزشکی مناسب نیست.خنک کننده فن با جریان متقاطع با اندازه کوچک، جریان هوا یکنواخت و صدای کم مشخص می شود. اما به دلیل ساختار پیچیده ای که دارد نگهداری آن دشوار و پرهزینه است.
خنک کننده مایع:
خنک کننده مایع نوعی راه حل خنک کننده با راندمان بالا برای تجهیزات الکترونیک پزشکی است که از مایع به عنوان وسیله ای برای انتقال گرما از دستگاه به منظور دفع آن استفاده می کند.
سیستم خنک کننده مایع معمولاً از دو قسمت تشکیل شده است: قسمت انتقال حرارت و قسمت اتلاف حرارت. اولی معمولاً از مس یا آلومینیوم برای انتقال حرارت و تبادل حرارت ساخته می شود. دومی عمدتا از یک رادیاتور و یک فن تشکیل شده است. قابلیت اتلاف حرارت رادیاتور تا حد زیادی به نوع مایع مورد استفاده و سرعت فن خنک کننده بستگی دارد.
برای تجهیزات الکترونیکی پزشکی، طراحی یک سیستم خنک کننده کارآمد و قابل اعتماد با در نظر گرفتن نیازهای خنک کننده، هزینه محصول و محیط دستگاه بسیار مهم است. طرح های مختلف اتلاف گرما مزایا و معایب مربوط به خود را دارند و هنگام استفاده باید به دقت در نظر گرفته شوند. به طور کلی، محلول حرارتی باید با توجه به محیط کاربردی عملی، الزامات محصول، هزینه و سایر عوامل انتخاب شود.
