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Raffreddamento aria,liquido ed extreme cooling - Simulatori di carico Revisione 2.0

 

Il controllo dei carichi termici è una delle cose più complesse e ricercate fino ad oggi mai implementate nei locali di CT, dopo anni di utilizzo si è infatti deciso di abbandonare completamente il mondo analogico sostituendo potenziometri e variac con microntroller e trasduttori digitali, un passo molto complesso nei suoi punti che ha richiesto ingenti investimenti sia sotto il profilo monetario che sotto l'aspetto delle energie spese ma che, tuttavia, con orgoglio riportiamo in queste righe.
Il nuovo sistema di controllo, nello specifico, abbandona tutti i controlli manuali, imprecisi e soggetti ad errori "errare humanum est", e passa ad un controllo interamente digitale utilizzando un circuito complesso formato da un microprocessore della Microchip con i seguenti parametri tecnici:

Velocità CPU (MIPS) 12
RAM a bordo 2,048
Data EEPROM (bytes) 256
Digital Communication 1-A/E/USART, 1-MSSP(SPI/I2C)
Moduli di Capture/Compare/PWM 1 CCP, 1 ECCP
Timers 1 x 8-bit, 3 x 16-bit
ADC 13 ch, 10-bit
Comparatori 2
USB (ch, velocità, tecnologia) 1, Full Speed, USB 2.0


opportunatamente programmato per erogare un segnale PWM che viene letto ed interpretato da un trasduttore il quale, in base all'ampiezza dell'onda quadra, eroga una successiva tensione di controllo ad un trasformatore digitale variabile continuo 0-230AC che a sua volta determina la tensione ai capi degli elementi riscaldanti; a valle di tutto il sistema inoltre è presente un wattmetro che dialoga in tempo reale tramite porta seriale col server al fine di cogliere eventuali variazioni resistive nei conduttori di rame effettuando minime variazioni qualora la potenza sui resistori sia leggermente inferiore rispetto al valore di target, si parla ovviamente di variazioni minimali trascurate da altri ma debitamente considerate e compensate dalla nuova postazione di test.
Questo permette di eliminare tutti gli errori di gestione del sistema manuale riducendo notevolmente gli spazi temporali in cui operare e permette di ottenere non più test teoricamente similari ma realmente identici!
A test avviati un computer interfacciato tramite RS232 al termometro si occuperà di loggare ogni 250millisecondi(4 valori al secondo) i parametri di temperatura provenienti dalle sonde K dislocate sul core del simulatore termico e all'interno della camera climatica a controllo ambientale che mantiene costante la temperatura ambiente sui 20°C a prescindere dalla potenza dissipata.
Il grafico risultante permette di ottenere tutta la curva comportamentale del dissipatore e/o del waterblock in esame permettendo di ottenere secondo per secondo l'esatto valore di resistenza termica(C/W) della soluzione dissipante in esame; ciò ci permetterà di avere una visione non più a campione e quindi frammentaria, ma integrale dell'intero andamento della curva prestazionale del prodotto, permettendoci di ottenere dati paragonabili anche nei wattaggi intermedi fino ad ora non considerati.
Oltre a ciò i test si distaccheranno dalla precedente verisone per tutta una serie di modifiche che sono state apportate da un punto di vista procedurale; tra di esse ritroviamo:

  • l'implementazione di una ventola "sterile"(non avvantaggia ne soluzioni ad alto ne a basso FPI) operante con una portata di 50CFM e 0,75mmH2O
  • l'uso di un composto termico avente un coefficiente di conducibilità termica di 6,0 W/(mK)
  • la presenza di un socket di ritenzione basato su standard internazionali INTEL 775/1155/1156/2011 e successivi

Su quest'ultimo punto in particolare segnaliamo il netto cambiamento di rotta nella nuova metodologia, non esisterà più infatti un sistema di ritenzione standardizzato per tutti i dissipatori(stesso carico per tutti) ma si riterrà il sistema di ritenzione "stock" parte integrante dell'offerta prestazionale dell'azienda, il o i bracket di ritenzione, quindi, non saranno più ritenuti un accessorio ma parte integrante del dissipatore e come tale concorreranno alla realizzazione delle prestazioni complessive del prodotto e alla sua consecutiva valutazione.
La base di ritenzione risulta formata da un piano in acciaio da 3mm di spessore sul quale sono presenti i fori di ritenzione in accordo con le quote forniteci da Intel, esse fungeranno da base per i sistemi di ritenzione fino ad un carico massimo di 60Kg, ben oltre le specifiche commerciali richieste.

Il frutto dell'enorme mole di lavoro confluisce in un grafico che mette in risalto l'intera curva comportamentale del prodotto ricavata interamente in maniera strumentale e del tutto automatizzata.
Dalla sua analisi si metteno in risalto oltre alle prestazioni ai wattaggi di flag, anche quelle alle potenze derivate e di transizione, ad esse si affiancano inoltre i tempi di raggiungimento della massima efficienza energetica del dissipatore cosi come la ricerca del collasso termico e, in ultima analisi, la presenza della sessione di cool down che mette in evidenza la bontà delle saldature(se presenti) o delle punzonature tra alette e heatpipes nonchè la qualità costruttiva generale.
carichi-sintetici-2013-tech

Di seguito i carichi termici applicati in ordine temporale:

Sequenza Watts
1 0
2 25
3 50
4 90
5 125
6 150
7 200
8 300
9 0

In sintesi:

ct lab

Carichi sintetici CT Lab 2013

Dimensioni simulatore 50x50x10mm
Materiale utilizzato Rame OFE puro al 99.99% con un contenuto di ossigeno dello 0.0005%; rispetta un minimo del 101% delle specifiche di conducibilità dell'IACS
Coibentazione dispersione termica di contatto si, neoprene 2mm
Coibentazione dispersione termica per irraggiamento infrarosso si, neoprene 2mm+lamina alluminio 0.2mm
Struttura di ritenzione Standard INTEL 775/1155/1156/2011 a seguire, 60kg di portata
Ventola reference 120x120x25mm operante a 50CFM con 0,75mmH2O
Condicibilità composto termoconduttivo 6W/mK
Carichi applicati 25/50/90/125/150/200/300/0 Watts
Temperatura e umidità Controllata digitalmente tramite termoregolatore ASCON
Sonde utilizzate K type schermate e calibrate a cadenza annuale presso azienda certificata
Metodo acquisizione dati Digitale tramite RS232, log di quattro punti al secondo
Controllo carichi applicati Digitale tramite microprocessore Microchip PIC18F4550
Potenza massima erogabile dall'unità di potenza 3000 Watts
Variazione di tensione Variac digitale pilotato tramite Pulse Width Modulation

Particolari del sistema in funzionamento con le relative schermature per contatto, irraggiamento all'infrarosso e di parte dell'elettronica di controllo a normativa RoHs e EN 61000-6-1:2001.

run-sim-2013scheda-controllo-sim-2013

Commenti ed approffondimenti sul forum.

Thread generale sui CTLabs.

 


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