СТА №1/2017

102 СТА 1/2017 www.cta.ru чипсет PEX8732 – 25 Вт. Общая передаваемая тепловая мощ- ность одного испытательного места составила при тестирова- нии до 600 Вт. Нагреватели выполнены в виде алюминиевых пластин (рис. 11) с внутренними каналами для размещения тепловыде- ляющих проволочных резисторов, залитыми теплопроводящим диэлектрическим составом. Нагреватели установлены на ла- тунных ножках на алюминиевую плиту, являющуюся основа- нием теплоимитатора. Ножки изолированы белыми пластико- выми кольцами для уменьшения тепловых потерь в плиту. Внут- ри алюминиевых пластин нагревателей установлены датчики измерения температуры, заглубление датчиков от поверхности тепловыделения нагревателя составляет около 1,4 мм. В каче- стве температурных датчиков используются цифровые термо- метры в корпусе с доработанной геометрией. Дополнительные температурные датчики установлены на алюминиевом основа- нии теплоимитатора для оценки тепловых потерь в плиту, от- дельный датчик измеряет температуру окружающего воздуха. Снятие и обработка сигналов с цифровых термометров осу- ществляется встроенной в стенд системой регистрации сиг- налов, которая передаёт полученные с датчиков данные для последующей обработки программным обеспечением поль- зователя на ЭВМ. Система регистрации реализована на базе двух блоков: ● блок обработки сигналов с протоколом RS-485; ● блок трансляции сигналов RS-485 в USB-сигнал. Ток к проволочным резисторам подаётся с лабораторного блока питания. Электрическая мощность (напряжение и си- ла тока), преобразующаяся на нагревателях в тепловую энер- гию, регистрируется визуально пользователем на дисплее бло- ка питания. Тепловая мощность, подаваемая на исследуемый водоблок, в натурных испытаниях рассчитывается как про- изведение показаний напряжения и силы тока, считанных с блока питания. В теплоимитаторе предусмотрена защита нагревателя от пе- регрева за счёт установки термостатов. При достижении тем- пературы нагревателя +85...+109°C (для различных скоростей нагрева) происходит отключение нагревателя от питания и остывание примерно до +60°C, после чего снова осуществ- ляется включение и нагрев. Для подготовки и подачи теплоносителя использовался ис- пытательный комплекс (холодильная мощность 5 кВт, расход теплоносителя до 35 л/мин), обеспечивающий забор нагретой воды из водоблока, поддержание нужного расхода теплоноси- теля и его охлаждение до заданной в эксперименте температу- ры. Величина расхода контролировалась расходомером. Снятие показаний производилось системой мониторинга и управления (рис. 12), входящей в лабораторный комплекс, в реальном времени, с выводом показаний на монитор (рис. 13). Данные, полученные в результате испытаний, обрабатыва- лись и формировались в таблицы, с дальнейшим построени- ем графиков зависимости температуры элементов от различ- ных режимов загрузки ВМ и температуры ОЖ на входе в ВМ для последующего анализа. Имитировались режимы работы, близкие по начальным условиям к точкам, для которых был проведён CAE-анализ. Обеспечивалась полная загрузка теплоимитатора по тепловой мощности (в сумме по 600 Вт). Диапазон температур теплоносителя, подаваемого в водо- блок, составил +30...+45°С (с шагом 5°С). Скорости подачи теплоносителя изменялись в диапазоне 0,02...0,12 л/с. Согласно ТЗ критерием работоспособности является обес- печение температуры на ПЛИС до +70°С, для остальных чи- пов до +60°С. При анализе экспериментальных данных необходимо учи- тывать, что термодатчики заглублены относительно контакт- ной поверхности теплоимитатор–водоблок. Для устранения погрешностей положения контактных площадок теплоими- татора и повышения эффективности теплопередачи (переко- сы, неплотное прилегание вследствие зазоров) на контактные площадки наносится слой термопасты, что повышает сопро- тивление прохождению тепла в стыке и приводит к увеличе- нию температур, как в стыке, так и по показаниям термопар. Как было указано, при проведении CAE-расчёта не учитыва- лись потери при теплопередаче в контакте между охлаждае- мыми электронными компонентами вычислительной платы с контактными поверхностями водоблока. Согласно статистическим данным, для процессора с TDP = 65 Вт (Thermal Design Power – тепловая мощность) увеличение В ЗАПИСНУЮ КНИЖК У ИНЖЕ Н Е РА Рис. 11. Нагреватели со встроенными датчиками температуры, имитирующие чипы реальной платы Рис. 12. Данные мониторинга в ходе экспериментов Рис. 13. Лабораторный комплекс обеспечивает мониторинг в реальном времени