Instrumentin lämpösähköisen jäähdytysyksikön päivitys

Abstract

Tässä diplomityössä päivitettiin jo olemassa olevan instrumentin lämpösähköistä jäähdytysyksikköä ominaisuksiltaan tehokkaammaksi ja toimintavarmemmaksi. Päivitys toteutettiin käyttämällä tukena ANSYS ja LTSpice -ohjelmilla luotuja 3D- ja piirimalli-simulaatioita. Simuloituja tuloksia verrattiin kolmeen prototyyppiyksikköön, joita testattiin styroksilaatikkoa sekä instrumentin jäähdytettävää tilaa jäähdyttämällä. Saatujen mittaus- ja simulointitulosten perusteella pystyttiin valitsemaan komponentit, joilla jäähdytysyksikön tavoiteltu jäähdytysteho saavutetaan.

Simulointien osalta 3D-mallilla pysyttiin havainnollistamaan tuulettimien ilmavirtojen sekä yksikössä tapahtuvan lämmön johtumisen käyttäytymistä. 3D-mallista uupuva yksikön jäähdytystehokkuuden simulointi onnistui LTSpice-ohjelmalla luodulla piirikaaviomallilla ja vastasi hyvin prototyyppiyksiköillä mitattuja tuloksia.

In this Master’s Thesis an existing instrument’s thermoelectric cooling module was updated in order to improve its performance and reliability. The update was carried out using 3D and circuit diagram model simulations created with ANSYS and LTSpice programs. The simulated results were compared to three prototype modules which were tested by cooling a styrofoam box and instrument’s coolable space. The components required for desired cooling performance were picked by applying the gained simulation and measurement results.

In terms of simulations, the 3D model was able to demonstrate the behavior of fans' airflow and heat conduction inside the cooling module. The simulation of the module’s cooling efficiency, which was missing from the 3D model, was successful with the circuit diagram model created with the LTSpice program. The circuit diagram model corresponded well to the results measured with the prototype modules.