Software: FEMM - Elektrostatik - Geometrie: Unterschied zwischen den Versionen

Aus OptiYummy
Zur Navigation springenZur Suche springen
KKeine Bearbeitungszusammenfassung
KKeine Bearbeitungszusammenfassung
Zeile 1: Zeile 1:
[[Software:_FEM_-_Tutorial_-_Elektrostatisches_Feld|&uarr;]] <div align="center"> [[Software:_FEMM_-_Elektrostatik_-_Einstieg|&larr;]] [[Software:_FEMM_-_Elektrostatik_-_Material_und_Properties|&rarr;]] </div>
[[Software:_FEM_-_Tutorial_-_Elektrostatik|&uarr;]] <div align="center"> [[Software:_FEMM_-_Elektrostatik_-_Einstieg|&larr;]] [[Software:_FEMM_-_Elektrostatik_-_Material_und_Properties|&rarr;]] </div>
<div align="center"> '''Geometrie-Modellierung''' </div><br>
<div align="center"> '''Geometrie-Modellierung''' </div><br>
<div align="center">[[Bild:Software_FEMM_-_Elektrostatik_-_Beispiel_leiterplatte.gif]]</div>
<div align="center">[[Bild:Software_FEMM_-_Elektrostatik_-_Beispiel_leiterplatte.gif]]</div>

Version vom 13. März 2018, 14:05 Uhr

Geometrie-Modellierung


Software FEMM - Elektrostatik - Beispiel leiterplatte.gif

Noch einmal zur Erinnerung der abstrahierte Aufbau des Verdrahtungsträgers:

  • Die Kupferschichten sind jeweils 35 µm dick.
  • Das Laminat FR4 zwischen Masse-Ebene und Leiterbahnen ist jeweils 0,5 mm dick.
  • Die Breite einer Leiterbahn beträgt 0,2xx mm (xx=01 bis 99).
  • FR4-Laminat: εr = 4,7

In einem ersten FEMM-Modell Leiterplatte1_xx.FEE werden wir einen hinreichend großen Luftraum modellieren, um damit das unendliche Feld zu erfassen:

  • Wir modellieren nur die obere Hälfte des Verdrahtungsträgers.
  • Unter Ausnutzung der Symmetrie genügt z.B. die rechte obere Verdrahtungsträger-Hälfte.

Es existieren einige Besonderheiten im FEMM-Programm:

  • In FEMM (Elektrostatik) wird nur das elektrische Feld in den Isolatoren berechnet. Leiter werden als feldfrei angenommen (als ideal leitend).
  • Mittels geometrischer Objekte beschreibt man nur den betrachteten Raum für die Isolatoren (Luft/Laminat).
  • Grenzen zwischen Isolator und Leiter werden im Sinne einer Randbedingung mit dem Leiter-Potential [V] belegt.
  • Grenzen zum nicht betrachteten Raum müssen mit geeigneten Randbedingungen versehen werden.

In diesem Sinne beschreiben wir nun die Geometrie der Isolator-Bereiche:

Software FEMM - Elektrostatik - Geometrie luft-und-laminat.gif


1. Konfiguration des Arbeitsbereiches

Software FEMM - Elektrostatik - Geometrie dialog-view-keyboard.gif
  • Anpassen des sichtbaren Koordinaten-Bereichs an die Objektgröße mittels View > Keyboard .
  • Aktivieren der Rasteranzeige Software FEMM - Elektrostatik - Einstieg button-show-grid.gif und des Rasterfangs Software FEMM - Elektrostatik - Einstieg button-snap-to-grid.gif.
  • Vorläufige Rastergröße Software FEMM - Elektrostatik - Einstieg button-grid-size.gif von 0.5 mm in Kartesischen Koordinaten.

2. Laminat-Geometrie (Rechteck)

  • Die 0.5 mm hohe Laminatschicht liegt direkt auf der X-Achse.
  • Mit 5 mm Breite für die rechte Symmetriehälfte erfasst man die 10-fache Entfernung zwischen Masseschicht und Leiterbahn.
  • Software FEMM button nodes.gif Definition der Eck-Knoten (linke Maustaste).
  • Software FEMM button segment.gif Definition der Kanten zwischen den Knoten.

3. Berücksichtigter Luftraum (und Leiterbahn)

  • Im FEMAP-Modell hatten wir aufgrund der beschränkten Netzgröße nur ca. 1 mm Luft über dem Laminat berücksichtigt.
  • Wir nehmen nun mindestens 2 mm, was dem 4-fachen Abstand zwischen Masseschicht und Leiterbahn entspricht.
  • Den Bereich der Leiterbahn müssen wir von dem Luftraum aussparen.
  • Software FEMM button nodes.gif Definition der Eck-Knoten
    Software FEMM - Elektrostatik - Geometrie dialog-enter-point.gif
    • Den gemeinsamen Knoten zum Laminat kann man verwenden (nicht neu definieren!).
    • Die "krummen" Werte am Leiterzug sollte man manuell als Koordinaten eingeben:
      • Mit Cursor ohne Klick nächste Koordinate fangen (aktueller Wert sichtbar in Statuszeile!)
      • Tab-Taste öffnet die Koordinateneingabe mit aktuell gefangener Cursor-Position.
      • Die Werte kann man beliebig ändern. Da Formeln möglich sind, kann man damit Rechenfehler vermeiden (Siehe Bild).
  • Software FEMM button segment.gif Definition der Kanten zwischen den Knoten.
    • Die gemeinsame Kante zum Laminat kann man verwenden (nicht neu definieren!)
    • Zur Bearbeitung der Kanten um den winzigen Leiterzug sollte man die Zoom-Funktionen nutzen:
Software FEMM - Elektrostatik - Geometrie geometrie-um-leiterbahn.gif