Система контроля охлаждения стойки РЭА | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 28 декабря, печатный экземпляр отправим 1 января.

Опубликовать статью в журнале

Авторы: ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №10 (57) октябрь 2013 г.

Дата публикации: 14.09.2013

Статья просмотрена: 295 раз

Библиографическое описание:

Шибеко, Р. В. Система контроля охлаждения стойки РЭА / Р. В. Шибеко, С. К. Гаркуш. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2013. — № 10 (57). — С. 232-235. — URL: https://moluch.ru/archive/57/7780/ (дата обращения: 16.12.2024).

Описывается устройство, предназначенное для регулировки систем охлаждения и мониторинга процессов охлаждения.

Ключевые слова: охлаждение, стойка, система контроля, контроль температуры, нагрев.

Современный научно-технический прогресс неразрывно связан с расширением масштабов применения радиотехнических систем и систем телекоммуникации. Основной частью таких систем является радиоэлектронная аппаратура (РЭА), содержащая огромное количество радиокомпонентов, для изготовления которых используются современные материалы. Усложняются технологические процессы изготовления процессоров, чипсетов, микросхем и отдельных компонентов, увеличивается количество выполняемых функций, а это в свою очередь ведет к высокой интеграции элементов. Так например современный процессор AMD trinity изготовленный по 32-нм технологии с площадью ядра 246 мм² имеет 1,3 млрд. транзисторов и максимальным тепловыделением (TDP) 100 Вт.

В настоящее время сложилось такое положения когда для обеспечение требуемого температурного режима уже на стадии разработки электронных элементов требуются совместные усилия схемотехников, технологов конструкторов и теплофизиков. Создание систем охлаждения позволяет обеспечить эффективный отвод избыточной теплоты от радио элементов. Теплоотводящие устройства являются неотъемлемой частью конструктивных узлов современных РЭА.

Разработанное мной устройство предназначено для регулировки систем охлаждения и мониторинга процессов охлаждения.

Предлагается система контроля охлаждения стойки РЭА. Стойка РЭА может включать в себя до восьми блоков электроники. Каждый блок электроники может включать до 4 датчиков температуры и 2 вентиляторов с максимальной регулируемой мощностью до 10 ватт каждый. Частота вращения вентиляторов составляет 1500–3500 об/мин, и поддерживается с точностью до 5 %. Логика работы системы охлаждения состоит в том, что выявляется наиболее критичный датчик температуры (выдающий наиболее высокое значение температуры) и подбирается скорость вращения вентиляторов таким образом, чтобы температурный режим пришел в требуемую норму. Перед каждым вентилятором в блоке поставлен пылевой фильтр состояние которых также контролируется системой.

На стойке РЭА расположен светодиодный дискретный индикатор (см. рисунок 1), на который выводится следующая информация: усредненная температура по каждому блоку, частота вращения вентиляторов и загрязненность пылевого фильтра в данном блоке.

Информация по состоянию каждого блока передаётся по радио каналу на центральный компьютер. Центральный компьютер может собирать информацию с 50 отдельных стоек. Требуемые инструкции для температурного режима каждого блока задаются при помощи центрального блока к которому подключается персональный компьютер. Далее эти инструкции передаются по радиоканалу и загружаются в каждую стойку в отдельности.

В системе охлаждения имеется оповещение аварийных ситуаций. К ним относятся:

1. превышение температуры в каком либо датчике выше критического;

2. остановка вентилятора;

3. засорение пылевого фильтра.

По каждому блоку задаётся критическая температура, а система стремится поддерживать температуру на уровне 60 процентов от критической.

В случае возникновения критической ситуации отображается информация на стойке, а также информация о критическом состоянии передается на центральный пульт.

Рис. 1. Передняя панель прибора (для одного блока).

Структурная схема представлена на рисунке 2, и состоит из следующих блоков:

1.            БМК — блок микро контроллера.

2.            СОИ — система отображения информации.

3.            БРВ — блок регулировки вращения вентиляторов.

4.            БВ — блок вентиляторов.

5.            БДТ — блок датчиков температуры.

6.            БРК — блок радиоканала.

7.            БЗС — блок звуковой сигнализации.

8.            БП — блок питания.

Рис. 2. Структурная схема устройства.

Функциональная схема представлена на рисунке 2 и состоит из следующих блоков:

1. AVR — управляющий микроконтроллер.

2. ТУ — токовый усилитель.

3. ТК — транзисторные ключи.

4. MUX — мультиплексор.

5. ФЦИ — формирователь цифровых импульсов.

6. В — вентилятор.

7. ZP — система радио канала.

8. КДФ — контактный датчик состояния фильтров.

9. СНС — схема начального сброса.

10. У — усилитель.

11. ДРИ 1 — ДРИ 10 — драйверы индикаторов.

12. HL 1 — HL 10 — индикаторы.

13. ДТ — датчики температур.

14. ТКС — транзисторный ключ спикера.

15. SPK — спикер.

16. ZQ1 — кварцевый резонатор.

Схема работает следующим образом. Центральным звеном является управляющий AVR микроконтроллер, который информационно связан со всеми блоками системы. Для регулирования работы каждого вентилятора задается соответствующий режим таймера с выходом ШИМ, который эквивалентно задает скорость вращения вентиляторов. Сигнал усиливается по току и поступает на регулирующий транзисторный ключ. Для контроля частоты вращения с вентилятора снимаются частотные сигналы, которые преобразуются в цифровые импульсы, и через мультиплексор, который служит для перебора подключаемого канала, поступают на таймер-счетчик контроллера. Для контроля состояния фильтров в схеме введены контактные датчики фильтров, которые напрямую подключаются к порту микроконтроллера.

Информация выдается и принимается с радиоканала при помощи стандарта ZigBee, причем обмен информацией с центральным контроллером передается по интерфейсу SPI. По этому же интерфейсу управляющий микроконтроллер выдает информацию для драйверов индикаторов в последовательном коде. Задача драйвера индикаторов обеспечивать динамическую индикацию за подключаемый к нему индикатор.

Опрос датчиков температуры происходит последовательно посредством интерфейса I²C.

Таблица 1

Назначение портов микроконтроллера

PQ0/TOSC1

Входной частотный сигнал скорости вращения вентилятора

PD5/MOST

Интерфейс SPI

PD7/SCK

Интерфейс SPI

PD6/MISO

Интерфейс SPI

PD0/SDA

Интерфейс I²C

PD1/SCL

Интерфейс I²C

PE0/SDA

Интерфейс I²C

PE1/SCL

Интерфейс I²C

PF0/SDA

Интерфейс I²C

PF1/SCL

Интерфейс I²C

PC0/SDA

Интерфейс I²C

PC1/SCL

Интерфейс I²C

PF0/OC0A

ШИМ

PF1/OC0B

ШИМ

PF2/OC0C

ШИМ

PF3/OC0D

ШИМ

PF4/OC1A

ШИМ

PF5/OC1B

ШИМ

PE4/OC1A

ШИМ

PE5/OC1B

ШИМ

PA

Входной сигнал датчиков фильтров

PB0÷3

Управляющий сигнал MUX

PB4÷6

Вспомогательный сигнал для радиоканала

PQ1/TOSC2

Частотный сигнал для спикера

RESET

Сброс

XTAL1, XTAL2

Кварцевый резонатор

Рис. 3. Функциональная схема

Литература:

1. Дульнев, Г. Н. Тепло- и массообмен в радиоэлектронной аппаратуре / Г. Н. Дульнев — М.: Высшая школа, 1984. — 247 с.: ил.;

2. Волович, Г. И. Схемотехника аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств / Г. И. Волович — М.: Издательский дом «Додэка-XXI», 2005. — 258 с.

Основные термины (генерируются автоматически): SCL, SDA, SPI, интерфейс, AVR, MUX, блок, пылевой фильтр, кварцевый резонатор, температурный режим.


Похожие статьи

Система поддержания микроклимата в серверном помещении банковского расчетно-кассового центра

Описывается система, предназначенная для поддержания оптимального микроклимата в серверном помещении банковского расчетно-кассового центра. Обеспечивается необходимая температура и влажность, а также очищается воздух от пыли.

Автоматизированная система слежения за внутренним герметизирующим устройством

В данной статье представлена система, позволяющая осуществлять контроль и слежение за внутренними герметизирующими устройствами, при выполнении огневых работ.

Организация работы систем вентиляции и кондиционирования воздуха на участке намотки лонжеронов лопастей

В статье рассматривается проблема организации работы систем вентиляции и кондиционирования воздуха на участке намотки композитных лонжеронов лопастей вертолетов. Анализируется возможность комбинирования систем приточно-вытяжной установки и чиллера с ...

Обеспечение эффективной функциональности гидропривода мобильных машин

В статье рассмотрены основные факторы, влияющие на работоспособность гидравлических систем транспортно-технологических машин в условиях отрицательных температур окружающего воздуха. Анализируются наиболее распространенные способы обеспечения рационал...

Эффективный разогрев двигателя при низких температурах

В статье рассмотрены основные требования к конструкциям технических средств, обеспечивающих работоспособность гидравлических систем двигателя транспортно-технологических машин в условиях отрицательных температур окружающего воздуха. Описывается конст...

Система подержания параметров микроклимата товарного склада

Система представляет собой электронную часть для поддержания микроклима-та в товарном хранилище. В качестве объекта регулирования может выступать микро-климат в овощехранилище, в складе медицинских препаратов и т. д. Система позволяет контролировать ...

Система терморегулирования гидропривода

Для повышения работоспособности гидроагрегатов мобильных машин предлага-ется использовать систему регулирования температуры рабочей жидкости оригинальной конструкции. Приводятся основные преимущества разработанной системы, её конструктивные элементы,...

Дистанционное управление уровнем воды в аванкамере насосной станции

В данной статье рассмотрены вопросы автоматического управления уровня воды в аванкамере насосной станции и предложены основные достоинства разработанного теплового датчика уровня жидкости.

Механизация уборки лука

В данной статье рассмотрена механизация технологического процесса уборки лука применительно к использованию ее в различных формах хозяйствования и обозначены дальнейшие перспективы развития.

Анализ оборудования, применяемого для диагностики, испытания и проверки форсунок дизельных ДВС автомобилей

Форсунки дизельных двигателей внутреннего сгорания (ДВС) являются одним из элементов топливной системы автомобиля и во многом определяют такие параметры, как расход топлива и мощность, равномерность работы двигателя и полноту сгорания топлива. Технич...

Похожие статьи

Система поддержания микроклимата в серверном помещении банковского расчетно-кассового центра

Описывается система, предназначенная для поддержания оптимального микроклимата в серверном помещении банковского расчетно-кассового центра. Обеспечивается необходимая температура и влажность, а также очищается воздух от пыли.

Автоматизированная система слежения за внутренним герметизирующим устройством

В данной статье представлена система, позволяющая осуществлять контроль и слежение за внутренними герметизирующими устройствами, при выполнении огневых работ.

Организация работы систем вентиляции и кондиционирования воздуха на участке намотки лонжеронов лопастей

В статье рассматривается проблема организации работы систем вентиляции и кондиционирования воздуха на участке намотки композитных лонжеронов лопастей вертолетов. Анализируется возможность комбинирования систем приточно-вытяжной установки и чиллера с ...

Обеспечение эффективной функциональности гидропривода мобильных машин

В статье рассмотрены основные факторы, влияющие на работоспособность гидравлических систем транспортно-технологических машин в условиях отрицательных температур окружающего воздуха. Анализируются наиболее распространенные способы обеспечения рационал...

Эффективный разогрев двигателя при низких температурах

В статье рассмотрены основные требования к конструкциям технических средств, обеспечивающих работоспособность гидравлических систем двигателя транспортно-технологических машин в условиях отрицательных температур окружающего воздуха. Описывается конст...

Система подержания параметров микроклимата товарного склада

Система представляет собой электронную часть для поддержания микроклима-та в товарном хранилище. В качестве объекта регулирования может выступать микро-климат в овощехранилище, в складе медицинских препаратов и т. д. Система позволяет контролировать ...

Система терморегулирования гидропривода

Для повышения работоспособности гидроагрегатов мобильных машин предлага-ется использовать систему регулирования температуры рабочей жидкости оригинальной конструкции. Приводятся основные преимущества разработанной системы, её конструктивные элементы,...

Дистанционное управление уровнем воды в аванкамере насосной станции

В данной статье рассмотрены вопросы автоматического управления уровня воды в аванкамере насосной станции и предложены основные достоинства разработанного теплового датчика уровня жидкости.

Механизация уборки лука

В данной статье рассмотрена механизация технологического процесса уборки лука применительно к использованию ее в различных формах хозяйствования и обозначены дальнейшие перспективы развития.

Анализ оборудования, применяемого для диагностики, испытания и проверки форсунок дизельных ДВС автомобилей

Форсунки дизельных двигателей внутреннего сгорания (ДВС) являются одним из элементов топливной системы автомобиля и во многом определяют такие параметры, как расход топлива и мощность, равномерность работы двигателя и полноту сгорания топлива. Технич...

Задать вопрос