В статье рассмотрены вопросы конструктивной реализации бортовых высокопроизводительных компьютеров с кондуктивным охлаждением на базе вычислителей формата CompactPCI Serial.ВведениеАвтоматизированные совокупности управления, устанавливаемые на разных подвижных объектах, на сегодня являются сложными и многофункциональными комплексами, снабжающими решения самого широкого круга задач. Наряду с этим в зависимости от типа объекта-носителя они смогут или помогать человеку-оператору и расширять его возможности (хороший пример – бортовой комплекс авионики на пилотируемом самолете), или быть главным (время от времени единственным) центром управления какого-либо самоходного аппарата-робота (беспилотные ЛА, подводные необитаемые аппараты, космические аппараты и т.д.). Сердцем таких совокупностей управления есть бортовой вычислительный комплекс – специальный компьютер, находящийся, в большинстве случаев, под управлением ОС настоящего времени и подключённый при помощи периферийного оборудования к совокупностям управления и сбора информации объектом-носителем [1].
Смотрите кроме этого: Windows 10 занимает 7,94% рынка персональных компьютеров

Пару дней назад поступила информация, что количество компьютеров под управлением ОС Windows 10 сейчас уже превысило 120 миллионов, и это число продолжает быстро расти. В соответствии с новому отчёту по рынку настольных ОС, по состоянию на сегодня Windows 10 установлена на 7,94% всех персональных компьютеров в мире, что на 1,3% больше если сравнивать с прошлым месяцем. Для сравнения, часть компьютеров под управлением OS X 10.11 El Capitan образовывает лишь 2,18%, а неспециализированная часть рынка вместе с OS X 10.10 Yosemite — 5,64%.

Необходимость осуществлять управление объектом в настоящем времени в сочетании с резким ростом потоков обрабатываемой информации (к примеру, анализ информации от радиолокационной станции (РЛС), распознавание графических образов, шифрование/дешифрование потоковых данных) диктуют высокие требования к быстродействию вычислительного комплекса, что обуславливает рост потребляемой им мощности и требований к совокупностям охлаждения и питания. В простых условиях для ответа для того чтобы класса задач, в большинстве случаев, применяют встраиваемые компьютеры с магистрально-модульной архитектурой на базе современных скоростных последовательных интерфейсов, таких как CompactPCI Serial, AdvancedTCA, MicroTCA, VPX и других, причем конструктивно эти компьютеры размещаются в разных стандартных 19-дюймовых конструктивах и охлаждаются при помощи замечательных вентиляционных совокупностей.

Но такие решения, в большинстве случаев, не пригодны для установки на борт подвижного объекта по ряду причин: ограничения по габаритам, по потребляемой мощности, по возможностям для охлаждающей вентиляции (к примеру, на борту необитаемого космического аппарата давление газа низкое и конвективного теплоотвода нет). Отдельной проблемой являются высокие требования по вибро- и ударопрочности оборудования, используемого на подвижных объектах-носителях, поскольку последние в ходе перемещения смогут подвергаться твёрдым внешним действиям, на протяжении и по окончании которых бортовой вычислительный комплекс обязан сохранять полную работоспособность.Рациональным ответом в таковой ситуации есть использование вычислительных совокупностей с кондуктивным охлаждением, которое разрешает в один момент решить как проблему устойчивости совокупности к механическим действиям, так и проблему теплоотвода (рис.

1). Рис.1. Схема теплоотвода при кондуктивном охлажденииВ этом случае тепло от нагретых электронных компонентов передаётся последовательно через пара железных теплопроводящих подробностей на корпус шасси, с которого уже отводится воздухом, либо на корпус носителя (к примеру, при подводного аппарата).

На сегодня подспецификации с кондуктивным охлаждением имеется во многих стандартах, главными их которых являются VPX (пара вариантов), CompactPCI Serial (в базисной спецификации) и MicroTCA.3. Потом будут рассмотрены вопросы конструктивной реализации бортового вычислительного комплекса с кондуктивным охлаждением.CompactPCI Serial с кондуктивным теплоотводомСистема отвода тепла есть одним из решающих факторов, характеризующих надежность компьютера.

По упрощенной формуле, срок эксплуатации компьютера значительно уменьшается в два раза, при повышении температуры на каждые 10 °С. Стандарт CompactPCI Serial на данный момент определяет 2 типа охлаждения модулей: конвекционный (воздушный) и кондуктивный.Совокупность на базе кондуктивного теплоотводом предназначена для установки модулей с размерами 122?162 мм (3U) с шагом 5HP. Габариты плат CompactPCI Serial с кондуктивным теплоотводом отличаются от стандартных (рис.2).

Эти платы строятся на базе стандартного модуля методом заключения его в железный кожух. Это разрешает существенно снизить издержки производителей на создание платы с кондуктивным теплоотводом, и как следствие — понизить ее себестоимость. В отличие от стандарта CompactPCI Serial, для плат в стандарте VPX производитель разрабатывает 2 версии печатных плат – одна для стандартного выполнения, вторая – для кондуктивного.

Делается это для соблюдения требования стандарта по габаритам. В соответствии с стандарту VPX, размеры платы в кондуктивном выполнении должны быть такими же как и для версии с воздушным охлаждением. Данное отличие накладывает определенные трудности как для разработчиков плат, так и для пользователей.

Таковой подход снижает гибкость VPX-совокупности, ввиду трудности, а обычно отсутствия возможности, при применения имеющихся плат с воздушным охлаждением в совокупностях с кондуктивным теплоотводом. Рис.2.

Габариты плат CompactPCI Serial с кондуктивным теплоотводомБлагодаря возможности переделки любой платы стандарта CompactPCI Serial (рис.3) с воздушным охлаждением в модуль с кондуктивным теплоотводом у пользователей появляется возможность стремительной разработки защищенных высокопроизводительных совокупностей с пассивным съемом тепла. Применение плат CompactPCI Serial разрешает повторно применять уже накопленный багаж навыков, знаний, отработанных методов при модернизации существующих либо разработки новых, совокупностей.Рис.3.

Процессорный модуль Fastwel CPC510 с кондуктивным теплоотводомПостроение совокупности с кондуктивным охлаждениемПостроение совокупности с кондуктивным охлаждением в большинстве случаев начинается с выбора тепловыделения корпуса и расчёта системы, снабжающего отвод выделяемой тепловой энергии. Параллельно нужно учитывать место установки корпуса, требования к механическим и климатическим действиям.

В общем это непростая инженерная задача и в большинстве случаев серийно-производимых корпусов для совокупностей с кондуктивным охлаждением не существует. Вычислительный комплекс с кондуктивным охлаждением, в большинстве случаев, постоянно строится под конкретного клиента и совокупность.Бортовой вычислительный комплекс с кондуктивным охлаждением конструктивно имеет несколько компонентов: модульного шасси с кросс-платой, вычислительных модулей и блока питания в особых теплоотводящих кожухах с совокупностью теплоотвода (рис.

4). Модули в шасси прочно фиксируются при помощи особых распорных клиновых зажимов Wedge-Lock и Card-Lock. Так, тепло всецело передаётся на кожух модуля, с которого благодаря громадной площади контакта между ним и корпусом шасси в сочетании с высоким упрочнением прижатия клиновых зажимов легко отводится на корпус и потом во окружающую среду.

Рис.4. Бортовой вычислительный комплекс с кондуктивным охлаждениемМодульная структура совокупности, базирующаяся на платформенной концепции разрешает пользователю не только строить собственную совокупность по модульному принципу, вместе с тем расширять и развивать её в будущем. Совокупности смогут иметь разные геометрические размеры, электромагнитное экранирование, защиту IP, применять разные варианты теплоотвода.

Шасси совокупности в большинстве случаев планирует из фрезерованных алюминиевых подробностей, свинченных между собой. Для изготовления подробностей смогут употребляться разные алюминиевые сплавы, соответствующие требованиям клиента совокупности. Метод финишной обработки поверхностей кроме этого возможно разным: тёмное анодирование (самоё выгодное с позиций теплоотвода), никелирование, жёлтое хроматирование и др.

Корпус шасси снаружи может иметь оребрение для улучшения теплоотдачи и совокупность крепежных отверстий и фланцев для крепления разных аксессуаров, дополнительных крышек и крепёжных кронштейнов. задняя крышки и Передняя в большинстве случаев симметричны, смогут иметь разную глубину и дорабатываться в соответствии с требованиями клиента – иметь отверстия для размещения внешних переключателей и разъёмов.Конструкция шасси обязана снабжать максимально действенную контактную передачу тепла от нагретых активных компонентов на корпус шасси.

Перед началом изготовления совокупности «в металле» в обязательном порядке проводится детальное компьютерное моделирование её теплового режима (рис. 4), по итогам которого проект дорабатывается и опять моделируется до тех пор, пока не будет взят 100-процентный итог.Рис.5. Компьютерное моделирование теплового режима модуляЛитература1.

Гарсия В. Бортовые вычислительные комплексы с кондуктивным теплоотводом: пример конструктивной реализации на базе спецификации VPX REDI // Новейшие технологии автоматизации. – 2013. – №1. – С. 34–40.

Случайная статья:

• Тест беззеркальных камер: fujifilm x-e1, olympus om-d e-m5, panasonic lumix dmc-g5, sony nex-6
• Kula — 3d для всех камер

ATJTAGICE3, внутрисхемный …

Похожие статьи:

• Система охлаждения компьютера

  Очередная совокупность водного охлаждения для ИТ-оборудования была создана в Университете Алабама в Хантсвилле, США. По результатом совершённые…

• Как мы собирали «компьютер мечты». опыт перехода на haswell-e и maxwell mark 2

  ПК на базе топового железа стоит много, но, в случае если компьютер — это главный рабочий инструмент, приносящий доход, а финансы разрешают, то… чем не…

• Как правильно выбрать комплектующие для компьютера с воздушным охлаждением. часть 2

  Процессорные кулеры: нанесение термопасты Существует ли совершенный способ? Кроме этого, как любой любитель барбекю уверяет, что знает, как приготовить…