Авторы: Шибеко Роман Владимирович, Гаркуш Сергей Константинович

Рубрика: Технические науки

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

Дата публикации: 14.09.2013

Статья просмотрена: 94 раза

Библиографическое описание:

Шибеко Р. В., Гаркуш С. К. Система контроля охлаждения стойки РЭА // Молодой ученый. — 2013. — №10. — С. 232-235.

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): вращения вентиляторов, охлаждения стойки РЭА, систем охлаждения, регулировки систем охлаждения, контроля охлаждения стойки, систем охлаждения и мониторинга, охлаждения и мониторинга процессов, и мониторинга процессов охлаждения, скорость вращения вентиляторов, Система контроля охлаждения, Частота вращения вентиляторов, система контроля охлаждения, вращения вентиляторов и загрязненность, датчиков температуры, Создание систем охлаждения, узлов современных РЭА, Система охлаждения турбогенератора, Стойка РЭА, стойке РЭА, работы системы охлаждения.

Ключевые слова

нагрев., охлаждение, стойка, система контроля, контроль температуры

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос