SỬ DỤNG SIMCENTER ĐỂ THIẾT KẾ NHIỆT ĐIỆN TRÊN ĐỒNG HỒ THEO DÕI SỨC KHOẺ ĐEO TAY

Sử dụng Simcenter để thiết kế thiết bị theo dõi đeo tay

Thiết bị thể dục làm thay đổi mọi thứ

Thiết bị đo nhịp tim đeo tay đầu tiên do Polar sản xuất đã ra đời được 40 năm. Hơn 20 năm năm trước, những chiếc đồng hồ GPS đeo tay đầu tiên cũng xuất hiện trên thị trường (và được cộng đồng người chạy bộ sử dụng). Trong một thế giới bị ảnh hưởng nhiều bởi dữ liệu như hiện nay, đồng hồ đeo tay theo dõi sức khoẻ và thể chất hiện đang ngày càng trở nên phổ biến.

Trong cộng đồng chạy bộ, có một khẩu hiệu vui nhộn trên áo phông là ‘Nếu tôi ngã xuống, hãy bấm nút tạm dừng trên chiếc Garmin của tôi” (Garmin là nhà cung cấp đồng hồ thông minh GPS hàng đầu). Những người đi xe đạp và chạy bộ cũng sẽ vui vẻ chế nhạo/ trêu chọc bất kỳ ai không đăng tải GPS track về quãng đường vận động của họ với câu “Nếu không có Strava thì điều đó đã không xảy ra” (Strava là một nền tảng truyền thông xã hội mà ở đó các vận động viên có thể chia sẻ và so sánh số liệu thống kê GPS mới nhất của họ).

Thị phần của thiết bị đeo tay trên thế giới từ năm 2014 – 2021 theo các nhà cung cấp

Nguồn: Statista và IDC

Sự phát triển của thiết bị đeo tay

Với việc ứng dụng rộng rãi các thiết bị như Garmin Fitbit và Apple Watch, đồng hồ thông minh theo dõi sức khỏe giờ đây không còn là lĩnh vực độc quyền của những người đam mê thể thao. Cũng như việc ghi lại GPS traces (để đo chính xác tốc độ và khoảng cách), đồng hồ hiện đại có thể ghi lại nhiều loại dữ liệu sức khỏe, chẳng hạn như nhịp tim, độ bão hòa trong máu, huyết áp và thậm chí là cả mức độ căng thẳng. Ngoài ra, chúng còn có thể theo dõi số bước chân mà bạn đã thực hiện và chất lượng giấc ngủ của bạn.

Các thử nghiệm về thiết bị này được tiến hành để đo lường mức độ chính xác của dữ liệu và cách mà nó được sử dụng trong bối cảnh lâm sàng.

Sự cần thiết của thiết kế tản nhiệt

Việc thu thập dữ liệu này yêu cầu chức năng cảm biến, bộ nhớ, xử lý và giao tiếp, hay nói cách khác là chip điện tử. Mỗi con chip hoặc mạch tích hợp như pin đều tạo ra nhiệt. Lượng nhiệt này sinh ra sẽ khiến nhiệt độ tăng lên và nếu không được quản lý, nó có thể ảnh hưởng đến hiệu suất và độ tin cậy của thiết bị cũng như sự thoải mái của người dùng. Nhìn chung, nhiệt sinh ra trong đồng hồ thông minh tương đối thấp do nguồn điện từ pin nhỏ.

Một tính năng chính của đồng hồ thông minh là thời lượng pin. Do đó, các thiết bị cần phải hoạt động ở mức cần thiết. Tuy nhiên, nếu công suất thấp được tạo ra trong một không gian nhỏ có thể dẫn đến sự gia tăng nhiệt độ quá cao, đồng thời làm giảm hiệu suất và độ tin cậy của sản phẩm. Khi quá trình dẫn nhiệt diễn ra, hiện tượng đối lưu và toả nhiệt trên thiết bị cũng diễn ra, làm cho nhiệt độ bề mặt bên ngoài tăng lên. Nếu nhiệt độ bên ngoài quá cao, điều này sẽ khiến người dùng không thoải mái và có thể ảnh hưởng đến công việc kinh doanh.

Các yếu tố ảnh hưởng đến thiết kế tản nhiệt của Đồng hồ thông minh bao gồm thermal fillers, gap pads, và heat spreaders. Việc thực hiện phân tích tản nhiệt của Smartwatch trong quá trình thiết kế thường được sử dụng để nghiên cứu lợi ích của các chiến lược giảm thiểu nhiệt độ khác nhau. Dưới đây là hình ảnh mô hình nhiệt Smartwatch trong Simcenter FLOEFD. Hình ảnh cho thấy nhiệt độ bề mặt và dòng nhiệt được phân bổ hợp lý trên các bề mặt bên ngoài.

Đồng hồ thông minh hoạt động trong môi trường thay đổi liên tục với các chế độ người dùng khác nhau. Do đó, điều quan trọng đối với các nhà thiết kế Đồng hồ thông minh là phải hiểu được hiệu suất của các tình trạng tạm thời này. Mặc dù phân tích mô hình nhiệt trong phần mềm 3D là một lựa chọn khả thi để nghiên cứu phản ứng của nhiệt độ theo thời gian nhưng đây là một phương pháp tốn rất nhiều thời gian. Ngoài ra, không chỉ các kỹ sư nhiệt mà các kỹ sư điện cũng quan tâm đến các phản ứng nhiệt độ.

Simcenter và BCI-ROM giúp thiết kế các thiết bị theo dõi sức khoẻ

Thông thường có nhiều trường hợp sử dụng (power modes và môi trường) được xem xét trong quá trình thiết kế nhiệt và điện. Phần mềm Simcenter Flotherm, Simcenter Flotherm XT và Simcenter FLOEFD cung cấp một phương pháp để tăng tốc đáng kể quy trình thiết kế nhiệt điện với BCI-ROM. Công nghệ BCI-ROM của Siemens cho phép xuất một reduced order model (ROM) giúp báo cáo nhiệt độ chính xác cho bất kỳ điều kiện môi trường và nguồn điện nào. Công nghệ BCI-ROM hỗ trợ nhiều định dạng bao gồm FMU (Functional Mock-up Unit) và VHDL-AMS. Đối với thiết kế nhiệt điện, định dạng VHDL-AMS được giải quyết nhanh chóng trong PartQuest Explore.

Mẫu mô hình đồng hồ thông minh PartQuest Explore

Nguồn: Siemens

Quý doanh nghiệp, khách hàng có nhu cầu liên hệ SDE TECH theo thông tin sau: