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Les domaines d'application du système CompactPCI sont variés et s'étendent de l'automatisation aux télécommunications.
Les normes spécifiées par l'organisme PICMG prévoient la mise en œuvre, dans des systèmes standardisés, de modules disponibles sur le marché.
Afin d'assurer la compatibilité des composants, toutes les propriétés techniques et mécaniques doivent être définies le plus précisément possible.
La gestion thermique est essentielle pour assurer le refroidissement des cartes toujours plus puissantes. L'utilisateur doit pouvoir être sûr que les modules d'un fabricant soient compatibles avec le châssis d'un autre fabricant et qu'ils puissent être refroidis efficacement.
La norme ne donnant aucune indication précise, c'est à l'utilisateur de s'assurer de la bonne ventilation de tous les modules.
Prise en compte des exigences
Une multitude de critères et d'exigences doit être prise en compte pour le refroidissement de CompactPCI et CompactPCI Express, et ce dès la phase de conception. Le système CompactPCI, par exemple, se décline en plusieurs versions.
Afin d'assurer la compatibilité des composants, toutes les propriétés techniques et mécaniques doivent être définies le plus précisément possible.
La gestion thermique est essentielle pour assurer le refroidissement des cartes toujours plus puissantes. L'utilisateur doit pouvoir être sûr que les modules d'un fabricant soient compatibles avec le châssis d'un autre fabricant et qu'ils puissent être refroidis efficacement.
La norme ne donnant aucune indication précise, c'est à l'utilisateur de s'assurer de la bonne ventilation de tous les modules.
Prise en compte des exigences
Une multitude de critères et d'exigences doit être prise en compte pour le refroidissement de CompactPCI et CompactPCI Express, et ce dès la phase de conception. Le système CompactPCI, par exemple, se décline en plusieurs versions.
Système CompactPCI 2.16
Afin d'occuper un minimum d'espace en hauteur dans la baie, les systèmes de petite taille intègrent généralement des modules montés horizontalement et nécessitent donc une ventilation horizontale : l'air frais est aspiré sur le flanc gauche, la chaleur est évacuée par le flanc droit. Ce concept implique le respect d'un espace libre latéral lors du montage du système dans une baie et de veiller à ce que l'air expulsé par un système ne soit pas aspiré par d'autres systèmes.
Les systèmes de dimensions plus importantes sont agencés verticalement, nécessitant également un refroidissement vertical.
Il peut être réalisé de différentes manières, la plus simple étant une ventilation du bas vers le haut. Seul inconvénient : il faut prévoir un espace libre pour l'aspiration et l'extraction de l'air. Une ventilation de l'avant vers l'arrière représente une solution plus adaptée, mais qui, par la double déviation de l'air, exige un espace supplémentaire et une contre-pression plus élevée.
Refroidissement garanti par un débit d'air régulé
Afin de garantir un refroidissement optimal des modules, il est nécessaire de réguler la vitesse de rotation des ventilateurs par rapport aux besoins en refroidissement du moment. Cette régulation du débit d'air présente certains avantages : un bruit acoustique réduit et une durée de vie allongée des ventilateurs, grâce à une vitesse de rotation moyenne.
Il peut être réalisé de différentes manières, la plus simple étant une ventilation du bas vers le haut. Seul inconvénient : il faut prévoir un espace libre pour l'aspiration et l'extraction de l'air. Une ventilation de l'avant vers l'arrière représente une solution plus adaptée, mais qui, par la double déviation de l'air, exige un espace supplémentaire et une contre-pression plus élevée.
Refroidissement garanti par un débit d'air régulé
Afin de garantir un refroidissement optimal des modules, il est nécessaire de réguler la vitesse de rotation des ventilateurs par rapport aux besoins en refroidissement du moment. Cette régulation du débit d'air présente certains avantages : un bruit acoustique réduit et une durée de vie allongée des ventilateurs, grâce à une vitesse de rotation moyenne.
Diagramme de ventilation du bas vers le haut
et de l'avant vers l'arrière
La régulation des ventilateurs peut s'effectuer de différentes manières. Par exemple, des capteurs de température situés au niveau de l'entrée / la sortie d'air permettent de mesurer l'augmentation de la température dans le châssis et de réguler les ventilateurs en conséquence. Toutefois, en présence de plusieurs modules, le capteur indique une valeur moyenne, ne permettant pas de déceler les points critiques sur les cartes. Il est recommandé de placer les capteurs de température directement sur les modules électroniques afin de surveiller les points chauds. Un dispositif de surveillance tachymétrique permet de détecter rapidement un dysfonctionnement au niveau du ventilateur. Les tiroirs de ventilation, y compris les ventilateurs, peuvent ainsi être échangés avant leur défaillance complète.
Redondance
Lorsqu'un système CPCI intègre des propriétés de redondance, il est nécessaire d'étendre ces dernières au concept de refroidissement. Par ailleurs, si une haute disponibilité du système est requise, tous les composants critiques doivent être redondants.
Les ventilateurs sont particulièrement concernés puisqu'ils comportent des éléments mécaniques en mouvement et doivent donc pouvoir être échangés à chaud (fonction hot-swap).
Plusieurs unités de ventilation indépendantes sont généralement mises en œuvre afin de ne pas interrompre complètement le refroidissement lors de l'échange d'une unité. Lorsque la fonction hot-swap n'est pas intégrée, les ventilateurs sont par exemple placés sur une tôle-support, leur permettant ainsi d'être aisément remplacés.
Lorsqu'un système CPCI intègre des propriétés de redondance, il est nécessaire d'étendre ces dernières au concept de refroidissement. Par ailleurs, si une haute disponibilité du système est requise, tous les composants critiques doivent être redondants.
Les ventilateurs sont particulièrement concernés puisqu'ils comportent des éléments mécaniques en mouvement et doivent donc pouvoir être échangés à chaud (fonction hot-swap).
Plusieurs unités de ventilation indépendantes sont généralement mises en œuvre afin de ne pas interrompre complètement le refroidissement lors de l'échange d'une unité. Lorsque la fonction hot-swap n'est pas intégrée, les ventilateurs sont par exemple placés sur une tôle-support, leur permettant ainsi d'être aisément remplacés.
Courbe d'impédance d'un système CPCI
Le choix du ventilateur adapté
De nombreux paramètres doivent être pris en considération lors du choix du ventilateur : l'espace disponible dans le châssis, l'alimentation, le débit d'air. Les fabricants de ventilateurs spécifient uniquement le débit d'air à pression nulle. Ce paramètre a cependant une importance secondaire dans une application compactPCI. Au travers des ventilateurs, des perforations, des filtres à air, des déflecteurs et des cartes à refroidir, le système présente une courbe d'impédance qui croît paraboliquement en fonction du débit d'air.
Un point de fonctionnement est défini comme étant l'intersection de la courbe d'impédance du système et de la courbe caractéristique du ventilateur utilisé. Plusieurs ventilateurs montés en parallèle augmentent la quantité d'air débitée au travers du système mais n'augmentent pas la pression statique au niveau des ventilateurs. Par contre, plusieurs ventilateurs empilés n'augmentent pas le volume d'air débité mais doublent la pression - du moins théoriquement. Si un système a besoin d'un débit d'air de 250 m3/h et créé une contre-pression de 70 Pa, l'utilisation de ventilateurs assurant ce débit avec une pression statique inférieure ou égale à 70 Pa ne permet pas d'obtenir le résultat souhaité. Il faut utiliser des ventilateurs avec une pression statique supérieure à 70 Pa.
De nombreux paramètres doivent être pris en considération lors du choix du ventilateur : l'espace disponible dans le châssis, l'alimentation, le débit d'air. Les fabricants de ventilateurs spécifient uniquement le débit d'air à pression nulle. Ce paramètre a cependant une importance secondaire dans une application compactPCI. Au travers des ventilateurs, des perforations, des filtres à air, des déflecteurs et des cartes à refroidir, le système présente une courbe d'impédance qui croît paraboliquement en fonction du débit d'air.
Un point de fonctionnement est défini comme étant l'intersection de la courbe d'impédance du système et de la courbe caractéristique du ventilateur utilisé. Plusieurs ventilateurs montés en parallèle augmentent la quantité d'air débitée au travers du système mais n'augmentent pas la pression statique au niveau des ventilateurs. Par contre, plusieurs ventilateurs empilés n'augmentent pas le volume d'air débité mais doublent la pression - du moins théoriquement. Si un système a besoin d'un débit d'air de 250 m3/h et créé une contre-pression de 70 Pa, l'utilisation de ventilateurs assurant ce débit avec une pression statique inférieure ou égale à 70 Pa ne permet pas d'obtenir le résultat souhaité. Il faut utiliser des ventilateurs avec une pression statique supérieure à 70 Pa.
Simulation FloTherm d'un système CPCI
Savoir-faire et simulation
Le refroidissement des systèmes CPCI et CPCI Express peut être réalisé de différentes manières mais dépend essentiellement du domaine d'application. Son savoir-faire dans le refroidissement de systèmes VME, compactPCI, AdvancedTCA, etc., permet à Schroff d'apporter une aide efficace aux utilisateurs lors de la mise en œuvre de solutions de ventilation personnalisées. De plus, l'utilisation d'outils de simulation (logiciel FloTherm) permet d'optimiser la ventilation, évitant ainsi l'élaboration de prototypes et réduisant considérablement les coûts et le temps de développement.
Le refroidissement des systèmes CPCI et CPCI Express peut être réalisé de différentes manières mais dépend essentiellement du domaine d'application. Son savoir-faire dans le refroidissement de systèmes VME, compactPCI, AdvancedTCA, etc., permet à Schroff d'apporter une aide efficace aux utilisateurs lors de la mise en œuvre de solutions de ventilation personnalisées. De plus, l'utilisation d'outils de simulation (logiciel FloTherm) permet d'optimiser la ventilation, évitant ainsi l'élaboration de prototypes et réduisant considérablement les coûts et le temps de développement.
